WO2021182280A1 - 重合性液晶組成物、位相差フィルム、楕円偏光板および光学ディスプレイ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polymerizable liquid crystal composition, a retardation film composed of a cured product of the polymerizable liquid crystal composition, and an elliptical polarizing plate and an optical display including the retardation film.
- an optical film such as a retardation film used in a flat panel display device (FPD), for example, a coating liquid obtained by dissolving a polymerizable liquid crystal compound in a solvent is applied to a supporting base material and then polymerized.
- an optical film for example, a polymerizable liquid crystal compound for forming such an optical film, for example, a nematic liquid crystal compound having a rod-like structure in which 2 to 4 6-membered rings are connected is known.
- the retardation film is required to be capable of uniform polarization conversion in the entire wavelength region as one of its characteristics.
- the retardation value Re ( ⁇ ) at a certain wavelength ⁇ is set to 550 nm. Indicates a wavelength range in which the value [Re ( ⁇ ) / Re (550)] divided by the phase difference value Re (550) is close to 1, or the inverse wavelength dispersibility of [Re (450) / Re (550)] ⁇ 1. It is known that uniform polarization conversion is theoretically possible in the wavelength range.
- Polymerizable liquid crystal compounds that can form such a retardation film are disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2.
- the solution (coating liquid) obtained by dissolving a polymerizable liquid crystal compound in a solvent used in the production of an optical film has poor solubility in various solvents due to the molecular structure of the polymerizable liquid crystal compound. In some cases.
- Such a polymerizable liquid crystal compound having low solubility may precipitate in the coating solution or may crystallize and precipitate, and the precipitation or precipitation of such a polymerizable liquid crystal compound is film-forming. Not only is it lowered, but it can also cause orientation defects in the resulting optical film. Therefore, it is expected to develop a polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal display having improved solubility in a solvent.
- An object of the present invention is to provide a polymerizable liquid crystal composition having excellent solubility in a solvent.
- the present invention provides the following preferred embodiments.
- the molecular weights are the same, but the molecular structures are different from each other, and the formula (1): [In equation (1), Ar represents a divalent aromatic hydrocarbon group or a divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent.
- G 1 and G 2 represent 1,4-cyclohexanediyl groups, respectively.
- a 1 and A 2 independently represent a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 16 carbon atoms or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the alicyclic hydrocarbons.
- the group and the hydrogen atom contained in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom, -R 13 , -OR 13 , a cyano group or a nitro group, and R 13 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the hydrogen atom contained in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom.
- F 1 and F 2 each independently represent an alkanediyl group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atom contained in the alkanediyl group may be substituted with ⁇ OR 14 or a halogen atom, and R 14 Represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, the hydrogen atom contained in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom, and -CH 2- contained in the alkanediyl group is -O- or-. It may be replaced by CO-, P 1 and P 2 each independently represent a hydrogen atom or a polymerizable group (provided that at least one of P 1 and P 2 is a polymerizable group)].
- the polymerizable liquid crystal compound the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in which G 1 and G 2 in the formula (1) are 1,4-trans-cyclohexanediyl groups, respectively, and the polymerizable liquid crystal compound (1-1). 1-1) and a polymerizable liquid crystal compound (1-2) having a different molecular structure only in that at least one of G 1 and G 2 in the formula (1) is a 1,4-cis-cyclohexanediyl group.
- the ratio of the peak area of the polymerizable liquid crystal compound (1-2) to the total peak area of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) measured by liquid chromatography is 0.
- a polymerizable liquid crystal composition having a content of 01% or more and 10% or less.
- the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is the polymerizable liquid crystal compound (1-2a) in which either G 1 or G 2 in the formula (1) is a 1,4-cis-cyclohexanediyl group.
- the hydrogen atom contained in the ring group may be substituted with a halogen atom, and -CH 2- contained in the alkyl group is -O-, -CO-, -O-CO- or -CO-O-. May be replaced with Y 2 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a CN group or a substituent, and the hydrogen atom contained in the alkyl group may be substituted with a halogen atom and is contained in the alkyl group.
- -CH 2- may be replaced with -O-, -CO-, -O-CO- or -CO-O-;
- Z 1 , Z 2 and Z 3 are independently hydrogen atoms or aliphatic hydrocarbon groups or alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms, alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms, and monovalent carbon atoms. Represents 6 to 20 aromatic hydrocarbon groups, halogen atoms, cyano groups, nitro groups, -NR 15 R 16 or -SR 15 , where Z 1 and Z 2 combine with each other to form an aromatic ring or aromatic heterocycle.
- R 15 and R 16 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
- Ax represents an organic group having 2 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocycle, and Ay may have a hydrogen atom or a substituent.
- Y 3 and Y 4 are independently expressed by the following equation (Y-1):
- M 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the alkyl group may be substituted by one or more substituents X 3
- substituents X 3 is a fluorine atom, a chlorine atom, Bromine atom, iodine atom, pentafluorosulfuranyl group, nitro group, cyano group, isocyano group, amino group, hydroxyl group, mercapto group, methylamino group, dimethylamino group, diethylamino group, diisopropylamino group, trimethylsilyl group, dimethyl A silyl group, a thioisocyano group, or one -CH 2- or two or more non-adjacent -CH 2 --independently -O-, -S-, -CO-, -COO-,
- any hydrogen atom in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom, or may be a group represented by -B 11- F 11- P 11 , B 11 , F 11 and P 11 are defined in the same manner as B 1 , F 1 and P 1 in the above formula (1), respectively, and are different even if they are the same as the above B 1 , F 1 and P 1, respectively.
- U 1 represents an organic group having 2 to 30 carbon atoms having an aromatic hydrocarbon group, and any carbon atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a heteroatom, and the aromatic hydrocarbon group may be a heteroatom.
- a 1 and A 2 in the formula (1) are independently 1,4-cyclohexanediyl groups or 1,4-phenylenediyl groups.
- the liquid crystal cured film has the formula (i): 0.75 ⁇ Re (450) / Re (550) ⁇ 1.00 (i) [In formula (i), Re ( ⁇ ) represents the in-plane retardation value of the liquid crystal cured film at the wavelength ⁇ nm]
- An optical display including the elliptical polarizing plate according to the above [10].
- a flexible image display device including the elliptical polarizing plate according to the above [10].
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention contains at least two polymerizable liquid crystal compounds having the same molecular weight but different molecular structures and represented by the formula (1). High solubility in a solvent can be ensured by containing at least two polymerizable liquid crystal compounds having different molecular structures but the same molecular weight and similar to each other as the molecular structure represented by the formula (1). .. [In equation (1), Ar represents a divalent aromatic hydrocarbon group or a divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent.
- G 1 and G 2 represent 1,4-cyclohexanediyl groups, respectively.
- a 1 and A 2 independently represent a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 16 carbon atoms or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the alicyclic hydrocarbons.
- the group and the hydrogen atom contained in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom, -R 13 , -OR 13 , a cyano group or a nitro group, and R 13 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the hydrogen atom contained in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom.
- F 1 and F 2 each independently represent an alkanediyl group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atom contained in the alkanediyl group may be substituted with ⁇ OR 14 or a halogen atom, and R 14 Represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, the hydrogen atom contained in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom, and -CH 2- contained in the alkanediyl group is -O- or-. It may be replaced by CO-, P 1 and P 2 each independently represent a hydrogen atom or a polymerizable group (provided that at least one of P 1 and P 2 is a polymerizable group)].
- G 1 and G 2 in the formula (1) are each a 1,4-trans-cyclohexanediyl group.
- Compound (1-1) (hereinafter, also referred to as “polymerizable liquid crystal compound (1-1)”), the polymerizable liquid crystal compound (1-1), and at least one of G 1 and G 2 in the formula (1).
- a polymerizable liquid crystal compound (1-2) having a different molecular structure only when is a 1,4-cis-cyclohexanediyl group hereinafter, also referred to as “polymerizable liquid crystal compound (1-2)”.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain only one type of the polymerizable liquid crystal compound (1-1), or may contain two or more types.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention corresponds to at least one polymerizable liquid crystal compound (1-1) in the polymerizable liquid crystal compound (1-2). ) May be included, and the corresponding polymerizable liquid crystal compound (1-2) may be contained in each of the plurality of polymerizable liquid crystal compounds (1-1) constituting the polymerizable liquid crystal composition.
- the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and G 1 and G 2 in the formula (1) differ in molecular structure only in that at least one of them is a 1,4-cis-cyclohexanediyl group, that is, they are isomers.
- the solubility of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in a solvent can be improved. That is, when the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) are contained in combination, compared with the case where the polymerizable liquid crystal compound (1-1) is dissolved alone in a solvent, It is possible to easily dissolve more polymerizable liquid crystal compounds (1-1) in the same amount or less amount of solvent.
- the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) are each represented by the formula (1): It is a polymerizable liquid crystal compound represented by.
- the compound having the structure represented by the formula (1) is usually a polymerizable liquid crystal compound that exhibits birefringence with anti-wavelength dispersibility when polymerized in a unidirectionally oriented state, and is uniform over a wide wavelength range. Polarization conversion is possible. Therefore, by using the polymerizable liquid crystal compound represented by the formula (1), a good display is obtained when a retardation film or an elliptical polarizing plate formed from the polymerizable liquid crystal compound is used for an optical display such as a display device. A polymerizable liquid crystal composition that can impart properties can be obtained.
- G 1 and G 2 each independently represent a 1,4-cyclohexanediyl group.
- the two polymerizable liquid crystal compounds (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) constituting the polymerizable liquid crystal composition of the present invention are represented by G 1 and G 2 in the formula (1).
- the structures differ from each other in whether they are all 1,4-trans-cyclohexanediyl groups or one or all of G 1 and G 2 are 1,4-cis-cyclohexanediyl groups.
- R 11 and R 12 independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and are preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group.
- R 11 is preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group.
- D 1 and D 2 may be the same or different from each other.
- D 1 and D 2 are the same as each other means that the structures of D 1 and D 2 are the same when viewed with Ar as the center. The same applies hereinafter to the relationships between E 1 and E 2 , A 1 and A 2 , B 1 and B 2 , and F 1 and F 2.
- E 1 , E 2 , B 1 and B 2 are independently, preferably -O-, -S-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-, respectively.
- R 11 is preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group.
- E 1 and E 2 and B 1 and B 2 may be the same or different from each other.
- a 1 and A 2 independently represent a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 16 carbon atoms or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
- the alicyclic hydrocarbon group and the hydrogen atom contained in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom, -R 13 , -OR 13 , a cyano group or a nitro group, and R 13 may be substituted.
- a 1 and A 2 may be independently substituted with at least one substituent preferably selected from the group consisting of a halogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms1.
- a 1,4-cyclohexanediyl group which may be substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a 4-phenylenediyl group, a halogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably methyl.
- a 1 and A 2 may be the same or different from each other.
- F 1 and F 2 each independently represent an alkanediyl group having 1 to 12 carbon atoms.
- the hydrogen atom contained in the alkanediyl group may be substituted with ⁇ OR 14 or a halogen atom
- R 14 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
- the hydrogen atom contained in the alkyl group. May be substituted with a fluorine atom.
- -CH 2- contained in the alkanediyl group may be replaced with -O- or -CO- (however, when a plurality of -O- are present, they are not adjacent to each other).
- F 1 and F 2 are each independently, preferably an alkanediyl group having 4 to 12 carbon atoms which may be substituted. In formula (1), F 1 and F 2 may be the same or different from each other.
- the polymerizable group represented by P 1 or P 2 includes an epoxy group, a vinyl group, a vinyloxy group, a 1-chlorovinyl group, an isopropenyl group, a 4-vinylphenyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an oxylanyl group and an oxetanyl group.
- the group etc. can be mentioned. Among them, an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group and a vinyloxy group are preferable, an acryloyl group and a methacryloyl group are more preferable, and an acryloyl group is further preferable.
- P 1 and P 2 may be the same or different from each other as long as either one is a polymerizable group, but both P 1 and P 2 are polymerizable groups. It is preferable that both P 1 and P 2 are acryloyl groups.
- Ar represents a divalent aromatic hydrocarbon group or a divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent.
- the divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent means a divalent linking group containing at least one aromatic hydrocarbon ring, and even if it has a substituent.
- a good divalent aromatic heterocyclic group means a divalent linking group containing at least one aromatic heterocycle.
- the aromatic hydrocarbon ring and the aromatic heterocycle referred to here are those in which the number of ⁇ electrons of the ring structure is [4n + 2] (n represents an integer) according to Hückel's law (in the case of an aromatic heterocycle, the aromatic heterocycle).
- Ar may contain one aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle, or may contain two or more aromatic rings.
- Ar may be a divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent or may have a substituent. It may be a divalent aromatic heterocyclic group.
- two or more aromatic hydrocarbon rings or aromatic heterocycles are contained, only the aromatic hydrocarbon ring or only a plurality of aromatic heterocycles may be contained, and the aromatic hydrocarbon ring and the aromatic heterocycle may be contained. May contain one or more of each. Two or more aromatic hydrocarbon rings and / or aromatic heterocycles may be bonded to each other by a single bond or a divalent bonding group such as -CO-O-, -O-.
- Examples of the aromatic hydrocarbon ring that can be contained in Ar include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and the like, and a benzene ring and a naphthalene ring are preferable.
- aromatic heterocycle examples include a furan ring, a benzofuran ring, a pyrrole ring, an indole ring, a thiophene ring, a benzothiophene ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, a triazole ring, a triazine ring, a pyrrolin ring, an imidazole ring, and a pyrazole ring.
- Examples thereof include a thiazole ring, a benzothiazole ring, a thienothiazole ring, an oxazole ring, a benzoxazole ring, and a phenanthroline ring.
- Ar contains a nitrogen atom
- the nitrogen atom preferably has ⁇ electrons.
- Ar preferably has an aromatic heterocycle containing at least two heteroatoms selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom, and may have a thiazole ring, a benzothiazole ring or a benzofuran ring. More preferably, it has a benzothiazole ring.
- Ar has an aromatic heterocycle containing at least two heteroatoms selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom
- the aromatic heterocycle is D 1 and D 1 in the formula (1).
- the entire Ar group including the ring is three-dimensionally arranged in a direction substantially orthogonal to the molecular orientation direction.
- the total number of ⁇ electrons contained in the divalent aromatic hydrocarbon group or the divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent represented by Ar is preferably N ⁇ . It is 8 or more, more preferably 12 or more, particularly preferably 16 or more, and particularly preferably 20 or more. Further, it is preferably 36 or less, more preferably 32 or less, further preferably 30 or less, particularly preferably 26 or less, and particularly preferably 24 or less.
- Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group or the divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent represented by Ar in the formula (1) include the following formulas (2-1) to (1). Examples thereof include groups represented by 2-5).
- Q 1 is -S -, - O-or -NR 15 - represents, R 15 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent .
- Q 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent.
- W 1 and W 2 are each independently, -O -, - S -, - CO -, - NR 15 - represents, R 15 is a hydrogen atom or a substituent It represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- Y 1 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic heterocyclic group, and has a substituent.
- a good aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms are preferable, and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms are preferable. Groups are more preferred.
- Y 2 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a CN group or a substituent.
- the hydrogen atom contained in the alkyl group aromatic heterocyclic group or the aromatic heterocyclic group may be substituted with a halogen atom, and -CH 2- contained in the alkyl group is -O-, It may be substituted with -CO-, -O-CO- or -CO-O-.
- Z 1 , Z 2 and Z 3 are independently hydrogen atoms or aliphatic hydrocarbon groups or alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms, and 3 to 3 carbon atoms, respectively.
- R 15 and R 16 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- Ax is an organic group having 2 to 30 carbon atoms and having at least one aromatic ring selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocycle.
- Ay has a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, or at least one aromatic ring selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocycle. It represents an organic group having 2 to 30 carbon atoms, and Ax and Ay may be bonded to form a ring.
- the groups represented by the formulas (2-1) to (2-4) are not particularly limited, but specifically, JP-A-2011-207765, JP-A-2008-107767, and WO2014 / 01325. Etc., and the groups described in the above can be mentioned.
- Y 3 and Y 4 are independently described in the following formula (Y-1): It is selected from the groups represented by.
- M 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- the alkyl group may be substituted by one or more substituents X 3.
- Substituents X 3 is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, pentafluorosulfuranyl group, nitro group, cyano group, isocyano group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group, methylamino group, dimethylamino group , Diethylamino group, diisopropylamino group, trimethylsilyl group, dimethylsilyl group, thioisocyano group, or one -CH 2- or two or more non-adjacent -CH 2 --independently -O-,-, respectively.
- the substituent X 3 is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, -CF 3 , -OCF 3 or a cyano group.
- M 1 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which is unsubstituted or substituted with a hydrogen atom or one or more fluorine atoms, and more preferably a hydrogen atom.
- U 1 represents an organic group having 2 to 30 carbon atoms having an aromatic hydrocarbon group. Any carbon atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a heteroatom, and U 1 has at least one aromatic ring selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocycle. , An organic group having 2 to 30 carbon atoms.
- the aromatic hydrocarbon group may be substituted by one or more of the substituents X 3.
- U 1 is preferably an organic group having an aromatic heterocycle in which one or more carbon atoms are substituted with heteroatoms from the viewpoint of improving wavelength dispersibility.
- U 1 is more preferably an organic group having an aromatic heterocycle which is a fused ring of a 5-membered ring and a 6-membered ring from the viewpoint of having good wavelength dispersibility and exhibiting high birefringence.
- U 1 preferably has a group represented by the following formula. In the following formula, these groups have a bond with T 1 at an arbitrary position.
- the alkyl group, cycloalkyl group, cycloalkenyl group and the aromatic hydrocarbon group may each be substituted by or is one or more substituents X 3 is unsubstituted, the alkyl group, the cycloalkyl It may be substituted with an alkyl group or the cycloalkenyl group.
- E 11, A 11, B 12 , F 12 and P 12, respectively, as well as E 1, A 1, B 1, F 1 and P 1 in the formula (1) are defined, wherein each E 1, It may be the same as or different from A 1 , B 1 , F 1 and P 1 , where q represents an integer from 0 to 4, and if there are multiple E 11 and / or A 11 , they are the same. It may or may not be different.
- U 2 may be optionally substituted by one or more of the substituents X 3, 1 single -CH 2 - or non-adjacent two or more -CH 2 - are each independently -O-, An alkyl or alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may be replaced with -CO-, -COO-, -OCO- or -O-CO-O-, or It is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 12 carbon atoms, or the alkyl group or alkenyl group which may be substituted with the cycloalkyl group, cycloalkenyl group, or aryl group.
- the hydrogen atom may be replaced with a fluorine atom from the viewpoint of birefringence and solvent solubility, and one -CH 2- or two or more non-adjacent -CH 2 --are independent of each other. More preferably, it is a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may be replaced with -O-, -CO-, -COO- or -OCO-.
- U 1 and U 2 may be combined to form a ring.
- Y 3 and Y 4 are groups selected from the following formulas (Y-1') to (Y-47'), respectively, because the raw materials are easily available, the solubility is good, and the birefringence is high. It is particularly preferable to represent.
- the molecular structure of the polymerizable liquid crystal compound (1) is preferably symmetrical from the viewpoint that the orientation of the polymerizable liquid crystal compound (1) is improved, industrial production is easy, and productivity can be improved.
- Specific examples of the group represented by the formula (2-5) include the following groups. * In the following (2-5a) to (2-5t) represents a joint with D 1 or D 2.
- formulas (2-1) to (2-5) are preferable, and the formulas (2-1) are preferable.
- formulas (2-1) are preferable.
- formula (2-5) are more preferable, and formula (2-1) is particularly preferable.
- examples of the polymerizable liquid crystal compound represented by the formula (1) include compounds described in JP-A-2019-0031777, JP-A-2019-073496, and the like.
- the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) constituting the polymerizable liquid crystal composition of the present invention are represented by G 1 and G 2 in the structure represented by the above formula (1). Only the structures of the 1,4-cyclohexanediyl groups represented differ from each other.
- G 1 and G 2 in the formula (1) are both 1,4-trans-cyclohexanediyl groups, and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is the polymerizable liquid compound (1-2). It differs only in that at least one of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and G 1 and G 2 is a 1,4-cis-cyclohexanediyl group based on the structure of the liquid crystal compound (1-1).
- one of G 1 and G 2 in the formula (1) is a 1,4-trans-cyclohexanediyl group, and the other is 1,4-cis.
- both G 1 and G 2 in the formula (1) May be a polymerizable liquid crystal compound (1-2b) (hereinafter, also referred to as “polymerizable liquid crystal compound (1-2b)), which is a 1,4-cis-cyclohexanediyl group.
- the product may contain only one of the polymerizable liquid crystal compound (1-2a) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2b), or may contain both.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention is a polymerizable liquid crystal compound (1-) with respect to the total peak area of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2), which is measured by liquid chromatography.
- the polymerizable liquid crystal composition (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-) are in an amount such that the ratio of the peak area of 2) (hereinafter, also referred to as “area percentage value”) is 0.01% or more and 10% or less. 2) and are included.
- a polymerizable liquid crystal compound represented by the formula (1) having a so-called T-shaped structure in which constituent molecules are arranged in a major axis direction that is the main chain of the compound and a direction that intersects the major axis direction is a polymerizable liquid crystal compound.
- G 1 and G 2 in the formula (1) are 1,4-trans-cyclohexanediyl groups (that is, the polymerizable liquid crystal compound (1-1))
- it is usually in the formula (1).
- Orientation because at least one of G 1 and G 2 is more stable in molecular structure than the polymerizable liquid crystal compound (1-2) having a 1,4-cis-cyclohexanediyl group and is easily oriented in a desired direction.
- the polymerizable liquid crystal compound (1-1) is considered to be advantageous as the polymerizable liquid crystal compound represented by the formula (1).
- the orientation of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) is affected.
- the solubility of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in a solvent can be sufficiently improved without exerting the above.
- the area percentage value of the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is less than the above lower limit value, it is difficult to improve the solubility of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in a solvent, but the polymerizable liquid crystal compound (1)
- the area percentage value of -2) is at least the above lower limit value, the solubility of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in the solvent tends to be sufficiently improved.
- a liquid crystal for producing an optical film such as a retardation film from the polymerizable liquid crystal composition containing the polymerizable liquid crystal compound.
- the area percentage value of the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is more preferably 9% or less, further preferably 8% or less, particularly preferably 7% or less, and particularly preferably 6% or less.
- the area percentage value of the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is preferably 0.1% or more, more preferably 0.5%, still more preferably 2.5% or more. ..
- the effect of greatly improving the solubility of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in the solvent is excellent.
- the area percentage value of the polymerizable liquid crystal compound (1-2) may be less than 1.0%, for example, 0.5% or less or 0.1% or less.
- the above-mentioned advantageous effects in the present invention can be sufficiently obtained.
- the area percentage value of the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is , Calculated for the total peak area of the fully polymerizable liquid crystal compound (1-2) and the fully polymerizable liquid crystal compound (1-1).
- the area percentage value can be calculated based on the peak area measured by liquid chromatography, and in detail, it can be measured and calculated by the method described in Examples described later.
- the method for producing a polymerizable liquid crystal compound represented by the formula (1) such as the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) constituting the polymerizable liquid crystal composition of the present invention is particularly limited.
- Known organic synthesis reactions eg, condensation reactions, erythrium reactions, condensation reactions, esterification reactions, condensation reactions, esterification reactions, condensation reactions, erythroxide reactions, synthesis reactions, synthesis reactions, synthesis reactions, synthesis reactions, synthesis reactions, synthesis reactions, synthesis reactions, synthesis reactions, analysis reactions Reaction, Schiff base formation reaction, benzylation reaction, Sonoh reaction, Suzuki-Miyaura reaction, Negishi reaction, Kumada reaction, Hiyama reaction, Buchwald-Heartwig reaction, Friedelcraft reaction, Heck reaction, Aldor reaction, etc.) It can be manufactured by appropriately combining them according to the structure.
- D 1 and D 2 in the formula (1) are * -O-CO- (* represents a bond with Ar), and G 1 and G 2 are 1,4-trans-cyclohexanediyl groups.
- A-1 The polymerizable liquid crystal compound (1-1) represented by Equation (B): HO-Ar-OH (B)
- the alcohol compound (B) may be a compound in which two hydroxyl groups are bonded to the aromatic group Ar corresponding to the aromatic group Ar in the formula (1) in the desired polymerizable liquid crystal compound (1-1). Just do it.
- the aromatic group Ar is the same as that defined above, and examples thereof include compounds in which the two * parts are hydroxyl groups in the formulas (2-1) to (2-5).
- the carboxylic acid compound (C) has a structure corresponding to P 1 -F 1 -B 1 -A 1 -E 1 -G 1- in the formula (1) in the desired polymerizable liquid crystal compound (1-1). Any compound in which a carboxyl group is bonded to a 1,4-trans-cyclohexanediyl group bonded as G 1 may be used.
- the polymerizable liquid crystal compound (1-2a) in which either G 1 or G 2 in the formula (1) is a 1,4-cis-cyclohexanediyl group is, for example, the alcohol compound (B) and the carboxylic acid.
- the following formula (D) Obtaining the compound represented by, the compound and the following formula (C'): It can be produced by reacting with a carboxylic acid compound (C') represented by.
- Ar, E 1 , E 2 , A 1 , A 2 , B 1 , B 2 , F 1 , F 2 , P 1 and P 2 are the above formulas (1). ), And is determined corresponding to the structure of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) represented by the formula (A-1).
- the polymerizable liquid crystal compound (1-2b) in which both G 1 and G 2 in the formula (1) are 1,4-cis-cyclohexanediyl groups is, for example, the polymerizable liquid crystal compound (1-1).
- it can be produced by using a carboxylic acid compound (C') instead of the carboxylic acid compound (C).
- the esterification reaction between the alcohol compound (B) and the carboxylic acid compound (C) and / or the carboxylic acid compound (C') is preferably carried out in the presence of a condensing agent.
- a condensing agent By carrying out the esterification reaction in the presence of a condensing agent, the esterification reaction can be carried out efficiently and rapidly.
- condensing agent examples include 1-cyclohexyl-3- (2-morpholinoethyl) carbodiimidemeth-para-toluenesulfonate, dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide, 1-.
- Carbodiimide compounds such as ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (water-soluble carbodiimide: commercially available as WSC), bis (2,6-diisopropylphenyl) carbodiimide, and bis (trimethylsilyl) carbodiimide, 2-methyl- 6-Nitrobenzoic acid anhydride, 2,2'-carbonylbis-1H-imidazole, 1,1'-oxalyldiimidazole, diphenylphosphoryl azide, 1 (4-nitrobenzenesulfonyl) -1H-1, 2, 4 -Triazole, 1H-benzotriazole-1-yloxytripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate, 1H-benzotriazole-1-yloxytris (dimethylamino) phosphonium hexafluorophosphate, N, N, N', N'-tetra
- the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) constituting the polymerizable liquid crystal composition of the present invention are used as a liquid crystal mixture by preparing each separately and then mixing them. be able to. Further, with the reactive group R 2 of the compound represented by the following formula (I), with the reactive group R 2 of the compound represented by Formula (II), and R 1 of the compound represented by formula (III) Can also be prepared as a liquid crystal mixture containing a polymerizable liquid crystal compound (1-1) and a polymerizable liquid crystal compound (1-2a) and / or a polymerizable liquid crystal compound (1-2b) by a method including reacting. .. [In the formula, R 1 and R 2 represent reactive groups independently of each other.
- Ar, E 1 , E 2 , A 1 , A 2 , B 1 , B 2 , F 1 , F 2 , P 1 and P 2 are Ar, E 1 , E 2 , A 1 , in equation (1). It has the same meaning as A 2 , B 1 , B 2 , F 1 , F 2 , P 1 and P 2.
- the former method makes it easy to control the content of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) in the polymerizable liquid crystal composition, and the latter method synthesizes. However, there is an advantage that the polymerizable liquid crystal composition can be produced more efficiently.
- R 1 in formula (III), R 2 in formula (I) and formula (II) represents a polymerizable liquid crystal compound react together (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) Any material may be used as long as it can form a structure represented by D 1 and D 2 in the formula (1).
- the reactive group represented by R 1 and / or R 2 include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group and the like, and R 1 and R 2 depending on the reaction used in the production of the polymerizable liquid crystal compound.
- the reactive groups represented by may be selected respectively.
- the esterification reaction can be carried out according to the same method as the esterification reaction that can be used for producing a polymerizable liquid crystal compound represented by the formula (I), for example, the above-mentioned method or JP-A-2019-.
- the methods and conditions described in No. 003177 and the like can be adopted.
- the content ratios of -2a) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2b) can be controlled.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention contains a polymerizable liquid crystal compound other than the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) as long as it does not affect the effects of the present invention. You may.
- the polymerizable liquid crystal compound other than the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) include a polymerizable liquid crystal compound having no molecular structure represented by the formula (1), for example.
- Polymerizable nematic liquid crystal material compounds having a polymerizable group and the like can be mentioned.
- the ratio of the polymerizable liquid crystal compound (1) to the total mass of the total polymerizable liquid crystal compound contained in the polymerizable liquid crystal composition is preferably 51% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and further. It is preferably 90% by mass or more, and may be 100% by mass.
- polymerizable liquid crystal compounds (1-1) When two or more kinds of polymerizable liquid crystal compounds (1-1) are contained, it is sufficient to include the polymerizable liquid crystal compound (1-2) corresponding to at least one polymerizable liquid crystal compound (1-1) among them.
- the content of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in which the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is present and the corresponding polymerizable liquid crystal compound (1-2) is the total of the total polymerizable liquid crystal compounds. It is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and further preferably 80% by mass or more with respect to the mass.
- the content of the polymerizable liquid crystal compound in the polymerizable liquid crystal composition is, for example, 70 to 99.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the polymerizable liquid crystal composition. It is preferably 80 to 99 parts by mass, more preferably 85 to 98 parts by mass, and further preferably 90 to 95 parts by mass.
- the content of the polymerizable liquid crystal compound is within the above range, it is advantageous from the viewpoint of the orientation of the obtained liquid crystal cured film.
- the solid content of the polymerizable liquid crystal composition means all the components excluding volatile components such as organic solvents from the polymerizable liquid crystal mixture.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention includes a photopolymerization initiator, an organic solvent, a polymerization inhibitor, a photosensitizer, and the like. It may further contain an additive such as a leveling agent. As each of these components, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention preferably contains a polymerization initiator.
- the polymerization initiator is a compound capable of producing a reactive species by the contribution of heat or light and initiating a polymerization reaction of a polymerizable liquid crystal or the like.
- the reactive active species include active species such as radicals, cations and anions.
- a photopolymerization initiator that generates radicals by light irradiation is preferable from the viewpoint of easy reaction control.
- photopolymerization initiator examples include benzoin compounds, benzophenone compounds, benzyl ketal compounds, ⁇ -hydroxyketone compounds, ⁇ -aminoketone compounds, triazine compounds, iodonium salts and sulfonium salts.
- Irgacure (registered trademark) 907, Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 819, Irgacure 250, Irgacure 369, Irgacure 379, Irgacure 127, Irgacure 2959, Irgacure 754, Irgacure 379EG (above, BASF Japan Co., Ltd.) (Made), Sakeol BZ, Sakeol Z, Sakeol BEE (manufactured by Seiko Kagaku Co., Ltd.), Kayacure BP100 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Kayacure UVI-6992 (manufactured by Dow), ADEKA PUTMER SP- 152, ADEKA OPTMER SP-170, ADEKA OPTMER N-1717, ADEKA PTMER N-1919, ADEKA ARCLUDS NCI-831
- the maximum absorption wavelength is preferably 300 nm to 400 nm, more preferably 300 nm to 380 nm, and above all, the ⁇ -acetophenone type.
- a polymerization initiator and an oxime-based photopolymerization initiator are preferable.
- Examples of the ⁇ -acetophenone-based polymerization initiator include 2-methyl-2-morpholino-1- (4-methylsulfanylphenyl) propan-1-one and 2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -2-benzyl.
- Examples thereof include butane-1-one and 2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -2- (4-methylphenylmethyl) butane-1-one, and more preferably 2-methyl-2-morpholino-. Included are 1- (4-methylsulfanylphenyl) propan-1-one and 2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -2-benzylbutane-1-one.
- Examples of commercially available ⁇ -acetophenone compounds include Irgacure 369, 379EG, 907 (above, manufactured by BASF Japan Ltd.) and Sequol BEE (manufactured by Seiko Kagaku Co., Ltd.).
- the oxime-based photopolymerization initiator generates methyl radicals when irradiated with light.
- the methyl radicals preferably allow the polymerization of the polymerizable liquid crystal compound in the deep part of the liquid crystal cured film to be formed. Further, from the viewpoint of more efficiently advancing the polymerization reaction in the deep part of the formed liquid crystal cured film, it is preferable to use a photopolymerization initiator capable of efficiently utilizing ultraviolet rays having a wavelength of 350 nm or more.
- a triazine compound and an oxime ester type carbazole compound are preferable, and an oxime ester type carbazole compound is more preferable from the viewpoint of sensitivity.
- the oxime ester-type carbazole compound include 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) -2- (O-benzoyloxime)], etanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl)]. ) -9H-carbazole-3-yl] -1- (O-acetyloxime) and the like.
- oxime ester-type carbazole compound Commercially available products of the oxime ester-type carbazole compound include Irgacure OXE-01, Irgacure OXE-02, Irgacure OXE-03 (above, manufactured by BASF Japan Ltd.), ADEKA OPTMER N-1919, and ADEKA ARCLUS NCI-831 (above). , ADEKA CORPORATION) and the like.
- the amount of the photopolymerization initiator added is usually 0.1 part by mass or more and 30 parts by mass or less, preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal compound.
- the above is preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 15 parts by mass or less.
- the polymerizable liquid crystal composition is usually applied to a base material or the like in a state of being dissolved in a solvent, and therefore preferably contains a solvent.
- a solvent capable of dissolving the polymerizable liquid crystal compound constituting the polymerizable liquid crystal composition such as the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is preferable, and the polymerizable liquid crystal is also preferable.
- the solvent is inert to the polymerization reaction of the compound.
- solvent examples include water, methanol, ethanol, ethylene glycol, isopropyl alcohol, propylene glycol, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol butyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 2-butoxyethanol and alcohols such as propylene glycol monomethyl ether.
- Solvents Ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol methyl ether acetate, ⁇ -butyrolactone, propylene glycol methyl ether acetate and ethyl lactate; acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 2-heptanone and methyl isobutyl ketone.
- Ketone solvent aliphatic hydrocarbon solvent such as pentane, hexane and heptane; alicyclic hydrocarbon solvent such as ethylcyclohexane; aromatic hydrocarbon solvent such as toluene and xylene; nitrile solvent such as acetonitrile; tetrahydrofuran and dimethoxyethane and the like Ether solvent; chlorine-containing solvent such as chloroform and chlorobenzene; amide-based solvent such as dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc. Be done.
- organic solvents are preferable, and alcohol solvents, ester solvents, ketone solvents, chlorine-containing solvents, amide solvents and aromatic hydrocarbon solvents are more preferable.
- the content of the solvent in the polymerizable liquid crystal composition is preferably 50 to 98 parts by mass, and more preferably 70 to 95 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal composition. Therefore, the solid content in 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal composition is preferably 2 to 50 parts by mass, and more preferably 5 to 30 parts by mass. When the solid content is 50 parts by mass or less, the viscosity of the polymerizable liquid crystal composition tends to be low, the thickness of the film tends to be substantially uniform, and unevenness tends to be less likely to occur. The solid content can be appropriately determined in consideration of the thickness of the liquid crystal cured film to be produced.
- Polymerization inhibitors include hydroquinones having substituents such as hydroquinone and alkyl ethers; catechols having substituents such as alkyl ethers such as butyl catechol; pyrogallols, 2,2,6,6-tetramethyl-1- Radical trapping agents such as piperidinyloxy radicals; thiophenols; ⁇ -naphthylamines and ⁇ -naphthols.
- the content of the polymerization inhibitor is usually 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal compound, and is preferably 0. It is 1 to 5 parts by mass, more preferably 0.1 to 3 parts by mass.
- the photopolymerization initiator can be made highly sensitive.
- the photosensitizer include xanthones such as xanthones and thioxanthones; anthracenes having substituents such as anthracene and alkyl ethers; phenothiazines; rubrenes.
- the photosensitizer include xanthones such as xanthones and thioxanthones; anthracenes having substituents such as anthracene and alkyl ethers; phenothiazines; rubrenes.
- the content of the photosensitizer is usually 0.01 to 10 parts by mass, preferably 0.05 to 5 parts by mass, and more preferably 0.1 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal compound. 3 parts by mass.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention may contain a leveling agent.
- the leveling agent is an additive having a function of adjusting the fluidity of the polymerizable liquid crystal composition and flattening the film obtained by applying the leveling agent, for example, silicone-based, polyacrylate-based and perfluoroalkyl-based. Leveling agent can be mentioned.
- DC3PA, SH7PA, DC11PA, SH28PA, SH29PA, SH30PA, ST80PA, ST86PA, SH8400, SH8700, FZ2123 (all manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), KP321, KP323, KP324, KP326, KP340, KP341, X22-161A, KF6001 (all manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), TSF400, TSF401, TSF410, TSF4300, TSF4440, TSF4445, TSF-4446, TSF4452, TSF4460 (all momentary performance materials Japan GK) , Florinert (registered trademark) FC-72, FC-40, FC-43, FC-3283 (all manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Megafuck (registered trademark) R-08 , R-30, R-90, F-410, F-411, F-443, F-445, F-470, F-477, F
- F-483 (all manufactured by DIC Co., Ltd.), Ftop (trade name) EF301, EF303, EF351, EF352 (all manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.), Surflon (registered) Trademarks) S-381, S-382, S-383, S-393, SC-101, SC-105, KH-40, SA-100 (all manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) , Product name E1830, E5844 (manufactured by Daikin Fine Chemical Laboratory Co., Ltd.), BM-1000, BM-1100, BYK-352, BYK-353 and BYK-361N (all trade names: manufactured by BM Chemie), etc. Can be mentioned. Of these, polyacrylate-based leveling agents and perfluoroalkyl-based leveling agents are preferable.
- the content of the leveling agent in the polymerizable liquid crystal composition is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0.05 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal compound.
- the content of the leveling agent is within the above range, it becomes easy to orient the polymerizable liquid crystal compound, and the obtained liquid crystal cured film tends to be smoother, which is preferable.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain two or more types of leveling agents.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention is prepared by adding a solvent, a photopolymerization initiator, a polymerization inhibitor, and a photosensitizer to the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2), if necessary. It can be prepared by adding an agent or an additive such as a leveling agent and stirring and mixing at a predetermined temperature.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention has high solubility in the solvent of the polymerizable liquid crystal compound, the occurrence of orientation defects due to precipitation, precipitation, etc. of the undissolved polymerizable liquid crystal compound or the polymerizable liquid crystal compound during storage. Excellent effect of suppressing. Therefore, by using the polymerizable liquid crystal composition of the present invention, it is possible to form a film without deteriorating the optical characteristics that the polymerizable liquid crystal compound can originally develop, and the liquid crystal curing having excellent optical characteristics can be formed. A film can be obtained.
- the present invention is a cured product (liquid crystal cured film) of the polymerizable liquid crystal composition of the present invention, and is a liquid crystal cured film formed by curing the polymerizable liquid crystal compound in the polymerizable liquid crystal composition in an oriented state. It also relates to retardation films containing.
- the retardation film composed of the liquid crystal cured film can sufficiently exhibit the optical characteristics that the polymerizable liquid crystal compound used can originally exhibit, and can be a retardation film having high optical performance.
- the liquid crystal cured film constituting the retardation film of the present invention may be composed of a homopolymer of a polymerizable liquid crystal compound (1-1) in an oriented state and a homopolymer of a polymerizable liquid crystal compound (1-2). Further, it may be composed of a copolymer in an oriented state of a mixture of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) and the polymerizable liquid crystal compound (1-2). Since the polymerization reaction is easy and a uniform liquid crystal cured film can be easily obtained, the liquid crystal cured film constituting the retardation film of the present invention is a polymerizable liquid crystal compound (1-1) and a polymerizable liquid crystal compound (1-2). It is preferably composed of a copolymer in the oriented state of the mixture with.
- the retardation film of the present invention is configured to include a liquid crystal cured film which is a cured product of the polymerizable liquid crystal composition of the present invention, and the liquid crystal cured film is composed of the following formula (i): 0.75 ⁇ Re (450) / Re (550) ⁇ 1.0 (i) [In formula (i), Re ( ⁇ ) represents the in-plane retardation value of the liquid crystal cured film at a wavelength of ⁇ nm] It is preferable to have the optical characteristics represented by.
- the liquid crystal cured film When the liquid crystal cured film satisfies the formula (i), the liquid crystal cured film exhibits so-called inverse wavelength dispersibility in which the in-plane retardation value at a short wavelength is smaller than the in-plane retardation value at a long wavelength.
- Re (450) / Re (550) is more preferably 0.76 or more, still more preferably 0.78 or more, and more preferably 0.78 or more, because the inverse wavelength dispersibility is improved and the optical characteristics of the retardation film are further improved. , More preferably 0.92 or less, still more preferably 0.90 or less, particularly preferably 0.87 or less, still more preferably 0.86 or less, and particularly preferably 0.85 or less.
- the retardation film of the present invention has the following formula (ii): 1.00 ⁇ Re (650) / Re (550) (ii) [In equation (ii), Re ( ⁇ ) represents the in-plane retardation value of the retardation film at the wavelength ⁇ nm] It is preferable to include a liquid crystal cured film having optical characteristics represented by. From the viewpoint of the optical characteristics of the retardation film, Re (650) / Re (550) is more preferably 1.01 or more, still more preferably 1.02 or more.
- the retardation film of the present invention has the following formula (iii): 100 nm ⁇ Re (550) ⁇ 180 nm (iii) [In equation (iii), Re ( ⁇ ) represents the in-plane retardation value of the retardation film at the wavelength ⁇ nm] It is preferable to include a liquid crystal cured film having optical characteristics represented by.
- the liquid crystal cured film satisfying the above formula (iii) functions as a ⁇ / 4 plate, and the effect of improving the specular hue (coloring) when an elliptical polarizing plate including a retardation film containing the liquid crystal cured film is applied to an optical display or the like. Excellent effect).
- a more preferable range of the in-plane retardation value is 120 nm ⁇ Re (550) ⁇ 170 nm, and a more preferable range is 130 nm ⁇ Re (550) ⁇ 150 nm.
- d represents the thickness of the target liquid crystal cured film
- nx is the main refraction at the wavelength ⁇ nm in the direction parallel to the plane of the liquid crystal cured film in the refractive index ellipse formed by the liquid crystal cured film.
- ny is the refractive index at the wavelength ⁇ nm in the direction parallel to the plane of the liquid crystal cured film and orthogonal to the direction of nx in the refractive index ellipse formed by the liquid crystal cured film.
- the retardation film of the present invention is, for example, A step of forming a coating film of the polymerizable liquid crystal composition of the present invention, drying the coating film, and orienting the polymerizable liquid crystal compound in the polymerizable liquid crystal composition, and It can be produced by a method including a step of polymerizing a polymerizable liquid crystal compound by light irradiation while maintaining an oriented state to form a liquid crystal cured film.
- the coating film of the polymerizable liquid crystal composition can be formed by applying the polymerizable liquid crystal composition on a base material or an alignment film described later.
- the base material include a glass base material and a film base material, and a resin film base material is preferable from the viewpoint of processability.
- Resins constituting the film substrate include, for example, polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and norbornene-based polymers; cyclic olefin-based resins; polyvinyl alcohols; polyethylene terephthalates; polymethacrylic acid esters; polyacrylic acid esters; triacetylcellulose, Examples include diacetyl cellulose and cellulose esters such as cellulose acetate propionate; polyethylene naphthalate; polycarbonate; polysulfone; polyethersulfone; polyether ketones; polyphenylene sulfide and plastics such as polyphenylene oxide.
- polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and norbornene-based polymers
- cyclic olefin-based resins include polyvinyl alcohols; polyethylene terephthalates; polymethacrylic acid esters; polyacrylic acid esters; triacetylcellulose, Examples include diacetyl cellulose
- Such a resin can be formed into a film by a known means such as a solvent casting method and a melt extrusion method to form a base material.
- the surface of the base material may have a protective layer formed of an acrylic resin, a methacrylic resin, an epoxy resin, an oxetane resin, a urethane resin, a melamine resin, or the like. Surface treatment such as plasma treatment may be applied.
- a commercially available product may be used as the base material.
- cellulose ester base materials for example, cellulose ester base materials manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd. such as Fujitac Film; manufactured by Konica Minolta Opto Co., Ltd. such as "KC8UX2M”, “KC8UY”, and “KC4UY”. Cellulose ester base material and the like.
- commercially available cyclic olefin resins include, for example, cyclic olefin resins manufactured by Ticona (Germany) such as “Topas (registered trademark)"; cyclic olefins manufactured by JSR Corporation such as "Arton (registered trademark)".
- Cyclic olefin resins manufactured by Zeon Corporation such as “ZEONOR (registered trademark)” and “ZEONEX (registered trademark)”
- Mitsui such as "Apel” (registered trademark) Cyclic olefin resin manufactured by Kagaku Co., Ltd.
- a commercially available cyclic olefin resin base material can also be used.
- cyclic olefin resin base materials cyclic olefin resin base materials manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
- the thickness of the base material is usually 5 to 300 ⁇ m, preferably 10 to 150 ⁇ m.
- Examples of the method for applying the polymerizable liquid crystal composition to a substrate or the like include a spin coating method, an extrusion method, a gravure coating method, a die coating method, a bar coating method, an applicator method and other coating methods, and a flexography method and other printing methods. And the like, a known method can be mentioned.
- a dry coating film is formed by removing the solvent by drying or the like.
- the drying method include a natural drying method, a ventilation drying method, a heat drying method and a vacuum drying method.
- the heating temperature of the coating film can be appropriately determined in consideration of the polymerizable liquid crystal compound to be used and the material of the base material or the like forming the coating film. , It is necessary that the temperature is equal to or higher than the liquid crystal phase transition temperature.
- the liquid crystal phase transition temperature (smetic phase) of the polymerizable liquid crystal compound contained in the polymerizable liquid crystal composition can be heated to a temperature of about (transition temperature or nematic phase transition temperature) or higher.
- the liquid crystal phase transition temperature can be measured using, for example, a polarizing microscope equipped with a temperature control stage, a differential scanning calorimeter (DSC), a thermal weight differential thermal analyzer (TG-DTA), or the like.
- the phase transition temperature in the polymerizable liquid crystal composition of the present invention containing at least two kinds of polymerizable liquid crystal compounds is the same ratio as the composition of the fully polymerizable liquid crystal compound constituting the polymerizable liquid crystal composition in the polymerizable liquid crystal composition. It means the temperature measured using a mixture of mixed polymerizable liquid crystal compounds.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention contains at least two types of polymerizable liquid crystal compounds (1-1) and polymerizable liquid crystal compounds (1-2), and usually each of them is a single polymerizable liquid crystal compound (1-).
- the liquid crystal phase can be transferred at a temperature lower than the temperature at which 1) or the polymerizable liquid crystal compound (1-2) is transferred to the liquid crystal phase. Therefore, in the production of the retardation film using the polymerizable liquid crystal composition of the present invention, excessive consumption of heat energy can be suppressed and production efficiency can be improved. Further, since the liquid crystal phase transition can be performed by heating at a relatively low temperature, there is an advantage that the options of the supporting base material to which the polymerizable liquid crystal composition is applied are expanded.
- the heating time can be appropriately determined depending on the heating temperature, the type of the polymerizable liquid crystal compound used, the type of the solvent, its boiling point and its amount, etc., but is usually 15 seconds to 10 minutes, preferably 0.5 to 0.5 minutes. 5 minutes.
- the solvent may be removed from the coating film at the same time as heating the polymerizable liquid crystal compound to the liquid crystal phase transition temperature or higher, or separately, but it is preferable to remove the solvent at the same time from the viewpoint of improving productivity.
- the solvent in the coating film should be appropriately added under the condition that the polymerizable liquid crystal compound contained in the coating film obtained from the polymerizable liquid crystal composition does not polymerize.
- a pre-drying step may be provided for removal.
- drying method in the pre-drying step examples include a natural drying method, a ventilation drying method, a heat drying method and a vacuum drying method, and the drying temperature (heating temperature) in the drying step is the type of polymerizable liquid crystal compound used and the solvent. It can be appropriately determined according to the type of the above, its boiling point, its amount and the like.
- the polymerizable liquid crystal compound is polymerized by light irradiation while maintaining the orientation state of the polymerizable liquid crystal compound, whereby the polymer of the polymerizable liquid crystal compound existing in the desired orientation state is used.
- a certain liquid crystal cured film is formed. Since the polymerizable liquid crystal composition of the present invention can be highly polymerized by irradiation with light such as high-intensity ultraviolet rays while suppressing damage to the polymerizable liquid crystal compound, the polymerization method is usually a photopolymerization method. Is used.
- the light to irradiate the dry coating film is appropriately selected according to the type of the polymerization initiator, the type of the polymerizable liquid crystal compound, and the amount thereof contained in the dry coating film.
- Specific examples thereof include one or more types of light and active electron beams selected from the group consisting of visible light, ultraviolet light, infrared light, X-rays, ⁇ -rays, ⁇ -rays and ⁇ -rays.
- ultraviolet light is preferable because it is easy to control the progress of the polymerization reaction and it is possible to use a photopolymerization apparatus widely used in the art.
- the polymerization temperature can be controlled by irradiating light while cooling the dry coating film by an appropriate cooling means.
- a cooling means By adopting such a cooling means, if the polymerizable liquid crystal compound is polymerized at a lower temperature, a liquid crystal cured film can be appropriately formed even if a base material having a relatively low heat resistance is used. It is also possible to promote the polymerization reaction by raising the polymerization temperature within a range in which defects due to heat during light irradiation (deformation due to heat of the base material, etc.) do not occur.
- a patterned cured film can also be obtained by masking or developing during photopolymerization.
- Examples of the light source of the active energy ray include a low pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, a carbon arc lamp, a tungsten lamp, a gallium lamp, an excima laser, and a wavelength range.
- Examples thereof include LED light sources that emit light of 380 to 440 nm, chemical lamps, black light lamps, microwave-excited mercury lamps, metal halide lamps, and the like.
- the ultraviolet irradiation intensity is usually 10 to 3,000 mW / cm 2 .
- the ultraviolet irradiation intensity is preferably the intensity in the wavelength region effective for activating the photopolymerization initiator.
- the time for irradiating light is usually 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.1 seconds to 5 minutes, more preferably 0.1 seconds to 3 minutes, still more preferably 0.1 seconds to 1 minute. be.
- the integrated light intensity is 10 to 3,000 mJ / cm 2 , preferably 50 to 2,000 mJ / cm 2 , and more preferably 100 to 1,000 mJ / cm. It is 2.
- the thickness of the liquid crystal cured film can be appropriately selected according to the optical display to be applied. It is preferably 0.2 to 3 ⁇ m, more preferably 0.2 to 2 ⁇ m.
- the coating film of the polymerizable liquid crystal composition may be formed on the alignment film.
- the alignment film has an orientation-regulating force that aligns the polymerizable liquid crystal compound in a desired direction.
- an alignment film having an orientation regulating force for horizontally aligning a polymerizable liquid crystal compound is a horizontal alignment film
- an alignment film having an orientation regulating force for vertically orienting a polymerizable liquid crystal compound is a vertical alignment film.
- the orientation regulating force can be arbitrarily adjusted according to the type of alignment film, surface condition, rubbing conditions, etc., and when the alignment film is formed of a photo-alignable polymer, it can be arbitrarily adjusted according to polarization irradiation conditions, etc. It is possible to do.
- the alignment film preferably has solvent resistance that does not dissolve when the polymerizable liquid crystal composition is applied, and also has heat resistance in heat treatment for removing the solvent and aligning the polymerizable liquid crystal compound described later.
- the alignment film include an alignment film containing an orientation polymer, a photoalignment film, a grub alignment film having an uneven pattern or a plurality of grooves on the surface, a stretched film stretched in the orientation direction, and the like, and the accuracy of the orientation angle and From the viewpoint of quality, a photoalignment film is preferable.
- the oriented polymer examples include polyamides and gelatins having an amide bond in the molecule, polyimide having an imide bond in the molecule and polyamic acid, which is a hydrolyzate thereof, polyvinyl alcohol, alkyl-modified polyvinyl alcohol, polyacrylamide, and poly. Examples thereof include oxazole, polyethyleneimine, polystyrene, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid and polyacrylic acid esters. Of these, polyvinyl alcohol is preferable.
- the oriented polymer can be used alone or in combination of two or more.
- the alignment film containing the orientation polymer is usually obtained by applying a composition in which the orientation polymer is dissolved in a solvent (hereinafter, may be referred to as "orientation polymer composition") to a base material to remove the solvent or. It is obtained by applying an oriented polymer composition to a substrate, removing a solvent, and rubbing (rubbing method).
- the solvent include the same solvents as those exemplified above as the solvents that can be used in the polymerizable liquid crystal composition.
- the concentration of the oriented polymer in the oriented polymer composition may be within the range in which the oriented polymer material can be completely dissolved in the solvent, but is preferably 0.1 to 20% in terms of solid content with respect to the solution, and is 0. .1 to 10% is more preferable.
- orientation polymer composition a commercially available alignment film material may be used as it is.
- alignment film materials include Sunever (registered trademark, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) and Optomer (registered trademark, manufactured by JSR Corporation).
- Examples of the method of applying the oriented polymer composition to the base material include the same methods as those exemplified as the method of applying the polymerizable liquid crystal composition to the base material.
- Examples of the method for removing the solvent contained in the oriented polymer composition include a natural drying method, a ventilation drying method, a heat drying method and a vacuum drying method.
- Rubbing treatment can be performed as needed to impart orientation regulating force to the alignment film (rubbing method).
- a rubbing cloth is wrapped around a rotating rubbing roll, and an orientation polymer composition is applied to the substrate and annealed to form the surface of the substrate. Examples thereof include a method in which a film of an oriented polymer is brought into contact with each other. If masking is performed during the rubbing treatment, a plurality of regions (patterns) having different orientation directions can be formed on the alignment film.
- the photo-alignment film is usually formed by applying a composition containing a polymer or monomer having a photoreactive group and a solvent (hereinafter, also referred to as “composition for forming a photo-alignment film”) to a substrate, removing the solvent, and then polarized light. It is obtained by irradiating (preferably polarized UV).
- composition for forming a photo-alignment film a composition containing a polymer or monomer having a photoreactive group and a solvent
- polarized light preferably polarized UV
- the photoalignment film is also advantageous in that the direction of the orientation regulating force can be arbitrarily controlled by selecting the polarization direction of the polarized light to be irradiated.
- a photoreactive group is a group that produces a liquid crystal alignment ability when irradiated with light.
- Specific examples thereof include groups involved in photoreactions that are the origin of liquid crystal orientation ability such as molecular orientation induction or isomerization reaction, dimerization reaction, photocrosslinking reaction or photodecomposition reaction generated by light irradiation. Of these, groups involved in the dimerization reaction or photocrosslinking reaction are preferable because they are excellent in orientation.
- a photoreactive group involved in the photodimerization reaction is preferable, and a photoalignment film having a relatively small amount of polarized light required for photoalignment and excellent thermal stability and stability over time can be easily obtained.
- a cinnamoyl group and a chalcone group are preferable.
- the polymer having a photoreactive group a polymer having a cinnamoyl group such that the terminal portion of the side chain of the polymer has a cinnamic acid structure is particularly preferable.
- a photoalignment-inducing layer By applying the composition for forming a photoalignment film on a base material, a photoalignment-inducing layer can be formed on the base material.
- the solvent contained in the composition include the same solvents as those exemplified above as the solvents that can be used in the polymerizable liquid crystal composition, and are appropriately selected depending on the solubility of the polymer having a photoreactive group or the monomer. can do.
- the content of the polymer or monomer having a photoreactive group in the composition for forming a photo-alignment film can be appropriately adjusted depending on the type of the polymer or monomer and the thickness of the target photo-alignment film, but the composition for forming a photo-alignment film. It is preferably at least 0.2% by mass, and more preferably in the range of 0.3 to 10% by mass.
- the composition for forming a photoalignment film may contain a polymer material such as polyvinyl alcohol or polyimide or a photosensitizer as long as the characteristics of the photoalignment film are not significantly impaired.
- Examples of the method of applying the composition for forming a photoalignment film to the base material include the same method as the method of applying the orientation polymer composition to the base material.
- Examples of the method for removing the solvent from the applied composition for forming a photoalignment film include a natural drying method, a ventilation drying method, a heat drying method and a vacuum drying method.
- the polarized light is irradiated from the base material side to obtain polarized light. It may be in the form of transmitting and irradiating. Further, it is particularly preferable that the polarized light is substantially parallel light.
- the wavelength of the polarized light to be irradiated is preferably in the wavelength range in which the photoreactive group of the polymer or monomer having a photoreactive group can absorb light energy. Specifically, UV (ultraviolet rays) having a wavelength in the range of 250 to 400 nm is particularly preferable.
- Examples of the light source used for the polarized light irradiation include xenon lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high pressure mercury lamps, metal halide lamps, ultraviolet light lasers such as KrF and ArF, and high-pressure mercury lamps, ultra-high pressure mercury lamps and metal halide lamps. preferable.
- a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, and a metal halide lamp are preferable because they have a high emission intensity of ultraviolet rays having a wavelength of 313 nm.
- Polarized UV can be irradiated by irradiating the light from the light source through an appropriate polarizer.
- a polarizing element a polarizing filter, a polarizing prism such as Gran Thomson or Gran Tailor, or a wire grid type polarizing element can be used.
- the groove alignment film is a film having an uneven pattern or a plurality of grooves on the film surface.
- the polymerizable liquid crystal compound is applied to a film having a plurality of linear grubs arranged at equal intervals, the liquid crystal molecules are oriented in the direction along the groove.
- a method of forming an uneven pattern by developing and rinsing after exposure through an exposure mask having a pattern-shaped slit on the surface of a photosensitive polyimide film, or a plate having a groove on the surface A method of forming a layer of UV-curable resin before curing on a shaped master, transferring the formed resin layer to a substrate and then curing, and a film of UV-curable resin before curing formed on the substrate. Examples thereof include a method in which a roll-shaped master having a plurality of grooves is pressed to form irregularities and then cured.
- the thickness of the alignment film is usually in the range of 10 to 10000 nm, preferably in the range of 10 to 1000 nm, more preferably 10 to 500 nm or less, and further preferably. Is in the range of 10 to 300 nm, particularly preferably 50 to 250 nm.
- the present invention includes an elliptical polarizing plate including the retardation film of the present invention.
- the elliptical polarizing plate of the present invention includes the retardation film and the polarizing film of the present invention.
- the polarizing film is a film having a polarizing function, and examples thereof include a stretched film having a dye having an absorption anisotropy adsorbed and a film containing a film coated with a dye having an absorption anisotropy as a polarizer. Examples of the dye having absorption anisotropy include a dichroic dye.
- a film containing a stretched film having a dye having absorption anisotropy adsorbed as a polarizer is usually obtained by uniaxially stretching a polyvinyl alcohol-based resin film and dyeing the polyvinyl alcohol-based resin film with a bicolor dye.
- the polyvinyl alcohol-based resin is obtained by saponifying the polyvinyl acetate-based resin.
- the polyvinyl acetate-based resin in addition to polyvinyl acetate which is a homopolymer of vinyl acetate, a copolymer of vinyl acetate and another monomer copolymerizable therewith is used.
- examples of other monomers copolymerizable with vinyl acetate include unsaturated carboxylic acids, olefins, vinyl ethers, unsaturated sulfonic acids, and acrylamides having an ammonium group.
- the degree of saponification of the polyvinyl alcohol-based resin is usually about 85 to 100 mol%, preferably 98 mol% or more.
- the polyvinyl alcohol-based resin may be modified, and for example, polyvinyl formal or polyvinyl acetal modified with aldehydes can also be used.
- the degree of polymerization of the polyvinyl alcohol-based resin is usually about 1,000 to 10,000, preferably in the range of 1,500 to 5,000.
- a film formed of such a polyvinyl alcohol-based resin is used as a raw film for a polarizing film.
- the method for forming the film of the polyvinyl alcohol-based resin is not particularly limited, and the film can be formed by a known method.
- the film thickness of the polyvinyl alcohol-based raw film can be, for example, about 10 to 150 ⁇ m.
- the uniaxial stretching of the polyvinyl alcohol-based resin film can be performed before dyeing with a dichroic dye, at the same time as dyeing, or after dyeing.
- the uniaxial stretching may be performed before the boric acid treatment or during the boric acid treatment. It is also possible to perform uniaxial stretching at these multiple stages.
- rolls having different peripheral speeds may be uniaxially stretched, or thermal rolls may be used to uniaxially stretch the rolls.
- the uniaxial stretching may be a dry stretching in which the stretching is performed in the atmosphere, or a wet stretching in which the polyvinyl alcohol-based resin film is swollen using a solvent.
- the draw ratio is usually about 3 to 8 times.
- the polyvinyl alcohol-based resin film is dyed with a dichroic dye, for example, by immersing the polyvinyl alcohol-based resin film in an aqueous solution containing the dichroic dye.
- iodine or a dichroic organic dye is used as the dichroic dye.
- the dichroic organic dye include C.I. I.
- examples thereof include a dichroic direct dye composed of a disazo compound such as DIRECT RED 39, and a dichroic direct dye composed of a compound such as trisazo and tetrakisazo.
- the polyvinyl alcohol-based resin film is preferably immersed in water before the dyeing treatment.
- iodine When iodine is used as the dichroic dye, a method of immersing a polyvinyl alcohol-based resin film in an aqueous solution containing iodine and potassium iodide and dyeing is usually adopted.
- the iodine content in this aqueous solution is usually about 0.01 to 1 part by mass per 100 parts by mass of water.
- the content of potassium iodide is usually about 0.5 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of water.
- the temperature of the aqueous solution used for dyeing is usually about 20 to 40 ° C.
- the immersion time (staining time) in this aqueous solution is usually about 20 to 1,800 seconds.
- a method of immersing a polyvinyl alcohol-based resin film in an aqueous solution containing a water-soluble dichroic dye and dyeing is usually adopted.
- the content of the dichroic organic dye in this aqueous solution is usually about 1 ⁇ 10 -4 to 10 parts by mass, preferably 1 ⁇ 10 -3 to 1 part by mass, more preferably 1 ⁇ 10 -3 to 1 part by mass, per 100 parts by mass of water. Is 1 ⁇ 10 -3 to 1 ⁇ 10 -2 parts by mass.
- This aqueous solution may contain an inorganic salt such as sodium sulfate as a dyeing aid.
- the temperature of the dichroic dye aqueous solution used for dyeing is usually about 20 to 80 ° C.
- the immersion time (staining time) in this aqueous solution is usually about 10 to 1,800 seconds.
- the boric acid treatment after dyeing with a dichroic dye can usually be performed by immersing the dyed polyvinyl alcohol-based resin film in an aqueous boric acid solution.
- the content of boric acid in this aqueous boric acid solution is usually about 2 to 15 parts by mass, preferably 5 to 12 parts by mass, per 100 parts by mass of water.
- this aqueous boric acid solution preferably contains potassium iodide, and the content of potassium iodide in that case is usually 0.1 to 100 parts by mass per 100 parts by mass of water. It is about 15 parts by mass, preferably 5 to 12 parts by mass.
- the immersion time in the boric acid aqueous solution is usually about 60 to 1,200 seconds, preferably 150 to 600 seconds, and more preferably 200 to 400 seconds.
- the temperature of the boric acid treatment is usually 50 ° C. or higher, preferably 50 to 85 ° C., and more preferably 60 to 80 ° C.
- the polyvinyl alcohol-based resin film after boric acid treatment is usually washed with water.
- the water washing treatment can be performed, for example, by immersing the boric acid-treated polyvinyl alcohol-based resin film in water.
- the temperature of water in the water washing treatment is usually about 5 to 40 ° C.
- the immersion time is usually about 1 to 120 seconds.
- the drying process can be performed using, for example, a hot air dryer or a far-infrared heater.
- the temperature of the drying treatment is usually about 30 to 100 ° C, preferably 50 to 80 ° C.
- the drying treatment time is usually about 60 to 600 seconds, preferably 120 to 600 seconds.
- the water content is usually about 5 to 20% by mass, preferably 8 to 15% by mass. When the water content is in the above range, it is easy to obtain a polarizer having appropriate flexibility and excellent thermal stability.
- the thickness of the polarizer obtained by uniaxially stretching, dyeing with a dichroic dye, boric acid treatment, washing with water and drying the polyvinyl alcohol-based resin film is preferably 5 to 40 ⁇ m.
- Examples of the film coated with the dye having absorption anisotropy include a composition containing a dichroic dye having liquid crystal properties, a film obtained by applying a composition containing a dichroic dye and a polymerizable liquid crystal compound, and the like. Can be mentioned.
- the film preferably has a protective film on one or both sides thereof. Examples of the protective film include the same as the resin film exemplified above as a base material that can be used for producing a liquid crystal cured film.
- the film coated with the dye having absorption anisotropy is preferably thin, but from the viewpoint of strength and processability, the thickness of the film is usually 20 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or less, and more preferably 0. It is 5 to 3 ⁇ m.
- film coated with the dye having absorption anisotropy include the films described in JP-A-2013-33249.
- a polarizing film can be obtained by laminating a transparent protective film on at least one surface of the polarizing element thus obtained via an adhesive.
- a transparent protective film a transparent film similar to the resin film exemplified above can be preferably used as a base material that can be used for producing a liquid crystal cured film constituting a retardation film.
- the elliptical polarizing plate of the present invention is configured to include the retardation film and the polarizing film of the present invention.
- the retardation film and the polarizing film of the present invention are combined with an adhesive layer or an adhesive layer.
- the elliptical polarizing plate of the present invention can be obtained by laminating through the film.
- the retardation film of the present invention including the liquid crystal cured film and the polarizing film are laminated
- the slow axis (optical axis) of the liquid crystal cured film constituting the retardation film and the polarizing film It is preferable to stack the films so that the angle formed by the absorption shaft is 45 ⁇ 5 °.
- the elliptical polarizing plate of the present invention may have a configuration provided by a conventional general elliptical polarizing plate, or a polarizing film and a retardation film.
- a configuration includes, for example, an adhesive layer (sheet) for bonding an elliptical polarizing plate to a display element or the like constituting an optical display, and an object for protecting the surface of a polarizing film or a retardation film from scratches and stains.
- the elliptical polarizing plate of the present invention can be used in various display devices, particularly optical displays.
- the display device is a device having a display element, and includes a light emitting element or a light emitting device as a light emitting source.
- the display devices include a liquid crystal display device, an organic electroluminescence (EL) display device, an inorganic electroluminescence (EL) display device, a flexible image display device, a touch panel display device, an electron emission display device (for example, an electric field emission display device (FED)).
- EL organic electroluminescence
- EL inorganic electroluminescence
- FED electric field emission display device
- the liquid crystal display device includes a transmissive liquid crystal display device, a transflective liquid crystal display device, a reflective liquid crystal display device, a direct-view type liquid crystal display device, and a projection type liquid crystal display device. These display devices may be display devices that display two-dimensional images, or three-dimensional display devices that display three-dimensional images. In particular, the elliptical polarizing plate of the present invention.
- EL organic electroluminescence
- EL inorganic electroluminescence
- These display devices are provided with the elliptical polarizing plate of the present invention having excellent optical characteristics. , Good image display characteristics can be exhibited.
- the flexible image display device having the elliptical polarizing plate of the present invention preferably further includes a window and a touch panel touch sensor.
- the flexible image display device is composed of, for example, a laminated body for a flexible image display device and an organic EL display panel, and the laminated body for the flexible image display device is arranged on the visual side with respect to the organic EL display panel and is configured to be bendable. Has been done.
- the laminated body for a flexible image display device may include a window, a touch panel touch sensor, and the like in addition to the elliptical polarizing plate of the present invention described above.
- the stacking order thereof is arbitrary, but it is preferable that they are stacked in the order of the window, the elliptical polarizing plate, and the touch panel touch sensor, or in the order of the window, the touch panel touch sensor, and the elliptical polarizing plate from the visual side.
- the elliptical polarizing plate is present on the visual side of the touch panel touch sensor because the pattern of the touch panel touch sensor is difficult to be visually recognized and the visibility of the displayed image is improved.
- Each member can be laminated using an adhesive, an adhesive, or the like.
- the laminated body for a flexible image display device can be provided with a light-shielding pattern formed on at least one surface of any one of the windows, the elliptical polarizing plate, and the touch panel touch sensor.
- the window is arranged on the visual side of the flexible image display device and plays a role of protecting other components from external impacts or environmental changes such as temperature and humidity.
- glass has been used as such a protective layer, but a window in a flexible image display device is not rigid and rigid like glass, but has flexible characteristics.
- the window is made of a flexible transparent substrate and may include a hard coat layer on at least one surface.
- the transparent substrate preferably has a visible light transmittance of 70% or more, and more preferably 80% or more.
- Any transparent polymer film can be used as the transparent substrate.
- polyamide films, polyamideimide films or polyimide films, polyester films, olefin films, acrylic films, and cellulose films, which are excellent in transparency and heat resistance, are preferable. It is also preferable to disperse inorganic particles such as silica, organic fine particles, rubber particles and the like in the polymer film.
- the thickness of the transparent base material is preferably 5 to 200 ⁇ m, more preferably 20 to 100 ⁇ m.
- a hard coat layer may be provided on at least one surface of the transparent base material constituting the window.
- the thickness of the hard coat layer is not particularly limited, and may be, for example, 2 to 100 ⁇ m. When the thickness of the hard coat layer is within the above range, it is easy to secure sufficient impact resistance, scratch resistance and bending resistance.
- the hard coat layer can be formed by curing a composition for forming a hard coat containing a reactive material that forms a crosslinked structure by irradiating with active energy rays or heat energy, but those by curing with active energy rays are preferable. ..
- An active energy ray is defined as an energy ray capable of decomposing a compound that generates an active species to generate an active species. Examples of the active energy rays include visible light, ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays and electron rays, and ultraviolet rays are particularly preferable.
- the composition for forming a hard coat usually contains at least one compound of a radically polymerizable compound and a cationically polymerizable compound, and a polymerization initiator.
- the radically polymerizable compound, the cationically polymerizable compound and the polymerization initiator are not particularly limited, and conventionally known ones can be mentioned.
- the hard coat composition can further comprise one or more selected from the group consisting of solvents and additives.
- the solvent is not limited to one known as a solvent for a composition for forming a hard coat in the field of optical films, as long as it can dissolve or disperse the polymerizable compound or the polymerization initiator. Can be used.
- the additive include inorganic particles, leveling agents, stabilizers, surfactants, antistatic agents, lubricants, antifouling agents and the like.
- the touch panel touch sensor is used as an input means.
- various types such as a resistive film method, a surface acoustic wave method, an infrared method, an electromagnetic induction method, and a capacitance method have been proposed, and any method may be used. Of these, the capacitance method is preferable.
- the capacitive touch panel touch sensor is divided into an active region and an inactive region located outside the active region.
- the active area is an area corresponding to the area where the screen is displayed on the display panel (display unit), the area where the user's touch is sensed, and the inactive area is the area where the screen is not displayed on the display device (non-active area). This is the area corresponding to the display unit).
- the touch panel touch sensor has a substrate having flexible characteristics; a sensing pattern formed in an active region of the substrate; and an external drive circuit formed in an inactive region of the substrate via the sensing pattern and a pad portion. Each sensing line for connecting can be included.
- the substrate having flexible characteristics, the sensing pattern, and each sensing line are not particularly limited, and materials applicable to each technical field can be selected.
- the substrate having flexible characteristics for example, a substrate made of the same material as the transparent substrate of the window can be used.
- the substrate of the touch panel touch sensor preferably has a toughness of 2,000 MPa% or more from the viewpoint of suppressing cracks in the touch panel touch sensor, and more preferably a toughness of 2,000 MPa% to 30,000 MPa%.
- toughness is defined as the lower area of the curve to the fracture point by the stress-strain curve obtained through the tensile experiment of the polymer material.
- Each layer (window, elliptical polarizing plate, touch panel touch sensor) forming the laminate for the flexible image display device and the film member (polarizing film, retardation film, etc.) constituting each layer can be formed by an adhesive.
- Adhesives include water-based adhesives, organic solvent-based adhesives, solvent-free adhesives, solid adhesives, solvent volatilization adhesives, moisture-curable adhesives, heat-curable adhesives, anaerobic curable adhesives, and active energy rays.
- General-purpose adhesives such as curable adhesives, hardener-mixed adhesives, heat-melt adhesives, pressure-sensitive adhesives (adhesives), and re-wet adhesives can be used.
- water-based solvent volatilization type adhesives active energy ray-curable adhesives, and pressure-sensitive adhesives are preferably used.
- the thickness of the adhesive layer can be appropriately adjusted according to the required adhesive strength and the like, but is usually 0.01 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably 0.1 ⁇ m to 300 ⁇ m.
- the type and thickness of the adhesives constituting each adhesive layer may be the same or different.
- Patent Document Japanese Patent Laid-Open No. 2010-312273 with a nitrogen atmosphere in a 100 mL-four-necked flask equipped with a Dimroth condenser and a thermometer
- Patent Document Japanese Patent Laid-Open No.
- the obtained chloroform solution was added dropwise to acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) having a weight three times the weight of chloroform contained in the solution to precipitate a solid. Subsequently, the precipitated solid was taken out by filtration, washed with 20 g of acetonitrile three times, and then dried under reduced pressure at 30 ° C. to obtain 11.43 g of a polymerizable liquid crystal compound (A-1). The yield of the polymerizable liquid crystal compound (A-1) was 80% based on the compound (D-1).
- Production Example 2 Production of Liquid Crystal Mixture (A') A liquid crystal mixture containing a polymerizable liquid crystal compound represented by the following formulas (A-1) to (A-3) (hereinafter, also referred to as "liquid crystal mixture (A')". ) was synthesized according to the following scheme. With reference to Patent Document (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-31223), trans-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid was changed to cis-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, and the mixture represented by compound (E-2) was prepared in 27. 02 g was synthesized.
- the compound (E-1) of Production Example 1 was mixed with the compound (E-2) and the compound (E-1).
- the compound (E-1) of Production Example 1 was mixed with the compound (E-2) and the compound (E-1).
- the liquid crystal mixture contains the above compound (A-1), compound (A-2) and compound (A-3).
- the total peak area of compound (A-2) and compound (A-3) is 3. It was 00%.
- HPLC measurement may be carried out under any conditions as long as the peak derived from the polymerizable liquid crystal compound can be separated.
- the HPLC measurement conditions used for the analysis in the examples and comparative examples of the present invention are shown below.
- Measurement condition Measuring device: HPLC LC-10AT (manufactured by Shimadzu Corporation) Column: L-Column ODS (inner diameter 3.0 mm, length 150 mm, particle size 3 ⁇ m) Temperature: 40 ° C Mobile phase A: 0.1% (v / v) -TFA / water Mobile phase B: 0.1% (v / v) -TFA / acetonitrile gradient: 0min 70% -B 30min 100% -B 60min 100% -B 60.01min 70% -B 75min 70% -B Flow velocity: 0.5 mL / min Injection volume: 5 ⁇ L Detection wavelength: 254 nm
- Production Example 3 Production of Polymerizable Liquid Crystal Compound Represented by Formula (B-1)
- the polymerizable liquid crystal compound represented by the following formula (B-1) (hereinafter referred to as “polymerizable liquid crystal compound (B-1)”). ) was synthesized according to the following scheme.
- the reaction was carried out in the same manner as in Production Example 1 except that the compound (D-2) was changed to 4.22 g to obtain 11.75 g of the polymerizable liquid crystal compound (B-1).
- the yield of the polymerizable liquid crystal compound (B-1) was 81% based on the compound (D-2).
- Production Example 4 Production of Liquid Crystal Mixture (B') A liquid crystal mixture containing a polymerizable liquid crystal compound represented by the following formulas (B-1) to (B-3) (hereinafter, also referred to as "liquid crystal mixture (B')". ) was synthesized according to the following scheme.
- the reaction was carried out in the same manner as in Production Example 2 except that the compound (D-2) was changed to 4.22 g to obtain 10.88 g of the liquid crystal mixture (B').
- the liquid crystal mixture contains the above compound (B-1), compound (B-2) and compound (B-3).
- the total peak area of the compound (B-2) and the compound (B-3) is 100% of the total peak area of the compound (B-1), the compound (B-2) and the compound (B-3). It was 5.23%.
- Production Example 5 Production of Liquid Crystal Mixture (C') All described in Production Example 4 except that the mixing ratio of the compound (E-2) and the compound (E-1) used in Production Example 4 was changed to 20/80.
- the reaction was carried out in the same manner as in the method to obtain 10.44 g of a liquid crystal mixture (C').
- the liquid crystal mixture contains the above compound (B-1), compound (B-2) and compound (B-3).
- the total peak area of the compound (B-2) and the compound (B-3) is 100% of the total peak area of the compound (B-1), the compound (B-2) and the compound (B-3). It was 12.3%.
- the compound (A-1) and the compound (B-1) correspond to the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in the present invention, respectively, and the compound (A-2) and the compound (A-2) Compound (B-2) corresponds to the polymerizable liquid crystal compound (1-2a) in the present invention, respectively, and compound (A-3) and compound (B-3) correspond to the polymerizable liquid crystal compound in the present invention, respectively. Corresponds to (1-2b).
- Example 1 Preparation of liquid crystal mixture (1)
- the liquid crystal compound (A-1) is mixed with the compound (A-1), the compound (A-2), and the compound (A-2) with respect to 100% of the total peak area of the compound (A-3) under the above HPLC measurement conditions.
- the compound (A-3) was mixed so as to have a peak area of 0.1% to obtain a liquid crystal mixture (1).
- Example 2 The liquid crystal mixture (A') obtained in Production Example 2 was used as the liquid crystal mixture (2).
- Example 3 Preparation of liquid crystal mixture (4)
- the liquid crystal mixture (B') obtained in Production Example 4 and the polymerizable liquid crystal compound (B-1) obtained in Production Example 3 were measured by HPLC as described above. Under the conditions, the peak area of compound (B-2) and compound (B-3) is 0.4 with respect to 100% of the total peak area of compound (B-1), compound (B-2) and compound (B-3). The mixture was mixed so as to be%, and a liquid crystal mixture (3) was obtained.
- Example 4 The liquid crystal mixture (B') obtained in Production Example 4 was used as the liquid crystal mixture (4).
- the film thickness of the obtained photoalignment film was measured with a laser microscope (LEXT, manufactured by Olympus Corporation) and found to be 100 nm.
- the liquid crystal mixture (1) prepared in Example 1 was charged into a vial, a photopolymerization initiator, a leveling agent, a polymerization inhibitor and a solvent were charged according to the composition shown in Table 1, and a carousel was used.
- the mixture was stirred at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a polymerizable liquid crystal composition.
- the amount of the solvent blended was set so that the mass% of the liquid crystal mixture was 13% with respect to the total amount of the polymerizable liquid crystal composition (solution).
- Polymerization Initiator 2-Benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butane-1-one (Irgacure 369; manufactured by BASF Japan Ltd.)
- Leveling agent Polyacrylate compound (BYK-361N; manufactured by Big Chemie Japan)
- Polymerization inhibitor BHT (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
- Solvent N-methylpyrrolidone (NMP; manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.)
- liquid crystal mixture (1) the liquid crystal mixtures (2) to (5), the liquid crystal compounds (1) and (2) prepared in Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were used, respectively, and Table 1
- a photopolymerization initiator, a leveling agent, a polymerization inhibitor and a solvent were added according to the composition described in 1.
- the polymerizable liquid crystal composition (Examples 1 to 4) according to the present invention contains a specific amount of the polymerizable liquid crystal compound (1-2) with respect to the polymerizable liquid crystal compound (1-1). As a result, it was confirmed that the solubility of the polymerizable liquid crystal compound (1-1) in the solvent can be improved while suppressing the orientation defect.
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Abstract
分子量が同じであるが互いに異なる分子構造を有し、かつ、式(1): で表される重合性液晶化合物を少なくとも2種含む重合性液晶組成物であって、 前記重合性液晶化合物として、式(1)中のG1およびG2が、それぞれ、1,4-trans-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-1)と、前記重合性液晶化合物(1-1)と式(1)中のG1およびG2の少なくとも一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基であることのみにおいて分子構造の異なる重合性液晶化合物(1-2)とを含み、 液体クロマトグラフィーによって測定される、重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)との全ピーク面積に対する重合性液晶化合物(1-2)のピーク面積の割合が0.01%以上10%以下である、重合性液晶組成物。
Description
本発明は、重合性液晶組成物、前記重合性液晶組成物の硬化物から構成される位相差フィルム、および前記位相差フィルムを含む楕円偏光板および光学ディスプレイに関する。
フラットパネル表示装置(FPD)に用いられる位相差フィルムなどの光学フィルムとして、例えば、重合性液晶化合物を溶剤に溶解させて得られる塗工液を、支持基材に塗布後、重合して得られる光学フィルムがある。このような光学フィルムを形成するための重合性液晶化合物としては、例えば、6員環が2~4個連結された棒状構造のネマチック液晶化合物などが知られている。
一方、位相差フィルムとしては、その特性の1つとして全波長領域において一様の偏光変換が可能であることが求められており、例えば、ある波長λにおける位相差値Re(λ)を550nmにおける位相差値Re(550)で除した値[Re(λ)/Re(550)]が1に近い波長域や、[Re(450)/Re(550)]<1の逆波長分散性を示す波長域では、理論上、一様の偏光変換が可能であることが知られている。このような位相差フィルムを構成し得る重合性液晶化合物は、例えば特許文献1および2に開示されている。
光学フィルムの製造に使用される、重合性液晶化合物を溶剤に溶解させて得られる溶液(塗工液)においては、重合性液晶化合物の分子構造に由来して種々の溶剤への溶解性が乏しい場合がある。そのような溶解性が低い重合性液晶化合物は、塗工液中に沈殿したり、結晶化して析出したりすることがあり、このような重合性液晶化合物の沈殿や析出は、製膜性の低下のみならず、得られる光学フィルムに配向欠陥を生じる原因となり得る。そのため、溶剤に対するより向上した溶解性を示す重合性液晶を含む重合性液晶組成物の開発が期待されている。
本発明は、溶剤への溶解性に優れる重合性液晶組成物を提供することを目的とする。
本発明は、以下の好適な態様を提供するものである。
[1]分子量が同じであるが互いに異なる分子構造を有し、かつ、式(1):
[式(1)中、
Arは、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基または2価の芳香族複素環基を表し、
D1、D2、E1、E2、B1およびB2は、それぞれ独立に、-CR11R12-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-または単結合を表し、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、
G1およびG2は、それぞれ、1,4-シクロヘキサンジイル基を表し、
A1およびA2は、それぞれ独立に、炭素数3~16の2価の脂環式炭化水素基または炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基および該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、-R13、-OR13、シアノ基またはニトロ基で置換されていてもよく、R13は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
F1およびF2は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基に含まれる水素原子は、-OR14またはハロゲン原子で置換されていてもよく、R14は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる-CH2-は、-O-または-CO-で置き換わっていてもよく、
P1およびP2は、それぞれ独立に、水素原子または重合性基を表す(但し、P1およびP2のうちの少なくとも1つは重合性基である)]
で表される重合性液晶化合物を少なくとも2種含む重合性液晶組成物であって、
前記重合性液晶化合物として、式(1)中のG1およびG2が、それぞれ、1,4-trans-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-1)と、前記重合性液晶化合物(1-1)と式(1)中のG1およびG2の少なくとも一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基であることのみにおいて分子構造の異なる重合性液晶化合物(1-2)とを含み、
液体クロマトグラフィーによって測定される、重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)との全ピーク面積に対する重合性液晶化合物(1-2)のピーク面積の割合が0.01%以上10%以下である、重合性液晶組成物。
[2]重合性液晶化合物(1-2)が、式(1)におけるG1およびG2のいずれか一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2a)と、式(1)におけるG1およびG2のいずれもが1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2b)とを含む、前記[1]に記載の重合性液晶組成物。
[3]式(1)中のArが式(2-1)~(2-5)のいずれかで表される基である、前記[1]または[2]に記載の重合性液晶組成物。
[式中、
*は、D1またはD2との結合部を表す;
Q1は-S-、-O-または-NR15-を表し、R15は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表し、
Q2は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す;
W1およびW2は、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-NR15-を表し、R15は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す;
Y1は炭素数1~6のアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、該アルキル基、該芳香族炭化水素基又は該芳香族複素環基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-O-CO-または-CO-O-で置換されていてもよく、
Y2はCN基または置換基を有してもよい炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-O-CO-または-CO-O-で置換されていてもよい;
Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~20の脂肪族炭化水素基またはアルコキシ基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基、1価の炭素数6~20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-NR15R16または-SR15を表し、Z1およびZ2は、互いに結合して芳香環または芳香族複素環を形成してもよく、R15およびR16は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す;
Axは芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、Ayは水素原子、置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、または芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、AxとAyは結合して環を形成してもよい;
Y3およびY4は、それぞれ独立して、下記式(Y-1):
〔式(Y-1)中、
M1は水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、該アルキル基は、1つ以上の置換基X3によって置換されていてもよく、置換基X3は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、または、1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-に置き換えられてもよい炭素数1~20の直鎖状または分岐状アルキル基を表し、該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されてもよく、或いは、-B11-F11-P11で表される基であってもよく、B11、F11およびP11は、それぞれ、前記式(1)中のB1、F1およびP1と同様に定義され、それぞれ前記B1、F1およびP1と同一であっても異なっていてもよい;
U1は、芳香族炭化水素基を有する炭素数2~30の有機基を表し、該芳香族炭化水素基の任意の炭素原子はヘテロ原子に置換されていてもよく、芳香族炭化水素基は、1つ以上の前記置換基X3によって置換されていてもよい;
T1は、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-NU2-、-N=CU2-、-CO-NU2-、-OCO-NU2-または-O-NU2-を表し、U2は水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、炭素数3~12のシクロアルケニル基、芳香族炭化水素基(該芳香族炭化水素基の任意の炭素原子はヘテロ原子に置換されていてもよい)を有する炭素数2~30の有機基、または(E11-A11)q-B12-F12-P12を表し、該アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基および芳香族炭化水素基はそれぞれ、無置換であるかまたは1つ以上の置換基X3によって置換されていてもよく、該アルキル基は該シクロアルキル基またはシクロアルケニル基によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-SO2-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-に置き換えられてもよく、該シクロアルキル基またはシクロアルケニル基中の1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立に-O-、-CO-、-COO-、-OCO-または-O-CO-O-に置き換えられてもよく、E11、A11、B12、F12およびP12は、それぞれ、式(1)中のE1、A1、B1、F1およびP1と同様に定義され、それぞれ前記E1、A1、B1、F1およびP1と同一であっても異なっていてもよく、qは0~4の整数を表し、E11および/またはA11が複数存在する場合は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、U1とU2とが結合して環を構成していてもよい〕
から選ばれる基を表す。]
[4]式(1)中のA1およびA2が、それぞれ独立に、1,4-シクロヘキサンジイル基または1,4-フェニレンジイル基である、前記[1]~[3]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[5]式(1)中のP1およびP2がそれぞれアクリロイル基である、前記[1]~[4]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[6]光重合開始剤を更に含む、前記[1]~[5]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[7]有機溶剤を更に含む、前記[1]~[6]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[8]前記[1]~[7]のいずれかに記載の重合性液晶組成物の硬化物である液晶硬化膜を含む、位相差フィルム。
[9]液晶硬化膜が、式(i):
0.75≦Re(450)/Re(550)<1.00 (i)
[式(i)中、Re(λ)は液晶硬化膜の波長λnmにおける面内位相差値を表す]
を満たす、前記[8]に記載の位相差フィルム。
[10]前記[8]または[9]に記載の位相差フィルムを含む楕円偏光板。
[11]前記[10]に記載の楕円偏光板を含む光学ディスプレイ。
[12]前記[10]に記載の楕円偏光板を含むフレキシブル画像表示装置。
[1]分子量が同じであるが互いに異なる分子構造を有し、かつ、式(1):
Arは、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基または2価の芳香族複素環基を表し、
D1、D2、E1、E2、B1およびB2は、それぞれ独立に、-CR11R12-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-または単結合を表し、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、
G1およびG2は、それぞれ、1,4-シクロヘキサンジイル基を表し、
A1およびA2は、それぞれ独立に、炭素数3~16の2価の脂環式炭化水素基または炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基および該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、-R13、-OR13、シアノ基またはニトロ基で置換されていてもよく、R13は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
F1およびF2は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基に含まれる水素原子は、-OR14またはハロゲン原子で置換されていてもよく、R14は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる-CH2-は、-O-または-CO-で置き換わっていてもよく、
P1およびP2は、それぞれ独立に、水素原子または重合性基を表す(但し、P1およびP2のうちの少なくとも1つは重合性基である)]
で表される重合性液晶化合物を少なくとも2種含む重合性液晶組成物であって、
前記重合性液晶化合物として、式(1)中のG1およびG2が、それぞれ、1,4-trans-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-1)と、前記重合性液晶化合物(1-1)と式(1)中のG1およびG2の少なくとも一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基であることのみにおいて分子構造の異なる重合性液晶化合物(1-2)とを含み、
液体クロマトグラフィーによって測定される、重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)との全ピーク面積に対する重合性液晶化合物(1-2)のピーク面積の割合が0.01%以上10%以下である、重合性液晶組成物。
[2]重合性液晶化合物(1-2)が、式(1)におけるG1およびG2のいずれか一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2a)と、式(1)におけるG1およびG2のいずれもが1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2b)とを含む、前記[1]に記載の重合性液晶組成物。
[3]式(1)中のArが式(2-1)~(2-5)のいずれかで表される基である、前記[1]または[2]に記載の重合性液晶組成物。
*は、D1またはD2との結合部を表す;
Q1は-S-、-O-または-NR15-を表し、R15は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表し、
Q2は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す;
W1およびW2は、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-NR15-を表し、R15は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す;
Y1は炭素数1~6のアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、該アルキル基、該芳香族炭化水素基又は該芳香族複素環基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-O-CO-または-CO-O-で置換されていてもよく、
Y2はCN基または置換基を有してもよい炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-O-CO-または-CO-O-で置換されていてもよい;
Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~20の脂肪族炭化水素基またはアルコキシ基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基、1価の炭素数6~20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-NR15R16または-SR15を表し、Z1およびZ2は、互いに結合して芳香環または芳香族複素環を形成してもよく、R15およびR16は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す;
Axは芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、Ayは水素原子、置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、または芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、AxとAyは結合して環を形成してもよい;
Y3およびY4は、それぞれ独立して、下記式(Y-1):
M1は水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、該アルキル基は、1つ以上の置換基X3によって置換されていてもよく、置換基X3は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、または、1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-に置き換えられてもよい炭素数1~20の直鎖状または分岐状アルキル基を表し、該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されてもよく、或いは、-B11-F11-P11で表される基であってもよく、B11、F11およびP11は、それぞれ、前記式(1)中のB1、F1およびP1と同様に定義され、それぞれ前記B1、F1およびP1と同一であっても異なっていてもよい;
U1は、芳香族炭化水素基を有する炭素数2~30の有機基を表し、該芳香族炭化水素基の任意の炭素原子はヘテロ原子に置換されていてもよく、芳香族炭化水素基は、1つ以上の前記置換基X3によって置換されていてもよい;
T1は、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-NU2-、-N=CU2-、-CO-NU2-、-OCO-NU2-または-O-NU2-を表し、U2は水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、炭素数3~12のシクロアルケニル基、芳香族炭化水素基(該芳香族炭化水素基の任意の炭素原子はヘテロ原子に置換されていてもよい)を有する炭素数2~30の有機基、または(E11-A11)q-B12-F12-P12を表し、該アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基および芳香族炭化水素基はそれぞれ、無置換であるかまたは1つ以上の置換基X3によって置換されていてもよく、該アルキル基は該シクロアルキル基またはシクロアルケニル基によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-SO2-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-に置き換えられてもよく、該シクロアルキル基またはシクロアルケニル基中の1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立に-O-、-CO-、-COO-、-OCO-または-O-CO-O-に置き換えられてもよく、E11、A11、B12、F12およびP12は、それぞれ、式(1)中のE1、A1、B1、F1およびP1と同様に定義され、それぞれ前記E1、A1、B1、F1およびP1と同一であっても異なっていてもよく、qは0~4の整数を表し、E11および/またはA11が複数存在する場合は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、U1とU2とが結合して環を構成していてもよい〕
から選ばれる基を表す。]
[4]式(1)中のA1およびA2が、それぞれ独立に、1,4-シクロヘキサンジイル基または1,4-フェニレンジイル基である、前記[1]~[3]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[5]式(1)中のP1およびP2がそれぞれアクリロイル基である、前記[1]~[4]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[6]光重合開始剤を更に含む、前記[1]~[5]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[7]有機溶剤を更に含む、前記[1]~[6]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[8]前記[1]~[7]のいずれかに記載の重合性液晶組成物の硬化物である液晶硬化膜を含む、位相差フィルム。
[9]液晶硬化膜が、式(i):
0.75≦Re(450)/Re(550)<1.00 (i)
[式(i)中、Re(λ)は液晶硬化膜の波長λnmにおける面内位相差値を表す]
を満たす、前記[8]に記載の位相差フィルム。
[10]前記[8]または[9]に記載の位相差フィルムを含む楕円偏光板。
[11]前記[10]に記載の楕円偏光板を含む光学ディスプレイ。
[12]前記[10]に記載の楕円偏光板を含むフレキシブル画像表示装置。
本発明によれば、溶剤への溶解性に優れる重合性液晶組成物を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本発明の範囲はここで説明する実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で種々の変更をすることができる。
<重合性液晶組成物>
本発明の重合性液晶組成物は、分子量が同じであるが互いに異なる分子構造を有し、かつ、式(1)で表される重合性液晶化合物を少なくとも2種含む。互いに分子構造が異なりながら、分子量が同じであって、式(1)で表される分子構造として互いに類似する少なくとも2種の重合性液晶化合物を含むことにより、溶剤に対する高い溶解性を確保し得る。
[式(1)中、
Arは、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基または2価の芳香族複素環基を表し、
D1、D2、E1、E2、B1およびB2は、それぞれ独立に、-CR11R12-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-または単結合を表し、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、
G1およびG2は、それぞれ、1,4-シクロヘキサンジイル基を表し、
A1およびA2は、それぞれ独立に、炭素数3~16の2価の脂環式炭化水素基または炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基および該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、-R13、-OR13、シアノ基またはニトロ基で置換されていてもよく、R13は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
F1およびF2は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基に含まれる水素原子は、-OR14またはハロゲン原子で置換されていてもよく、R14は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる-CH2-は、-O-または-CO-で置き換わっていてもよく、
P1およびP2は、それぞれ独立に、水素原子または重合性基を表す(但し、P1およびP2のうちの少なくとも1つは重合性基である)]。
本発明の重合性液晶組成物は、分子量が同じであるが互いに異なる分子構造を有し、かつ、式(1)で表される重合性液晶化合物を少なくとも2種含む。互いに分子構造が異なりながら、分子量が同じであって、式(1)で表される分子構造として互いに類似する少なくとも2種の重合性液晶化合物を含むことにより、溶剤に対する高い溶解性を確保し得る。
Arは、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基または2価の芳香族複素環基を表し、
D1、D2、E1、E2、B1およびB2は、それぞれ独立に、-CR11R12-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-または単結合を表し、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、
G1およびG2は、それぞれ、1,4-シクロヘキサンジイル基を表し、
A1およびA2は、それぞれ独立に、炭素数3~16の2価の脂環式炭化水素基または炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基および該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、-R13、-OR13、シアノ基またはニトロ基で置換されていてもよく、R13は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
F1およびF2は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基に含まれる水素原子は、-OR14またはハロゲン原子で置換されていてもよく、R14は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる-CH2-は、-O-または-CO-で置き換わっていてもよく、
P1およびP2は、それぞれ独立に、水素原子または重合性基を表す(但し、P1およびP2のうちの少なくとも1つは重合性基である)]。
本発明の重合性液晶組成物は、前記少なくとも2種の重合性液晶化合物として、式(1)中のG1およびG2が、それぞれ、1,4-trans-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-1)(以下、「重合性液晶化合物(1-1)」ともいう)と、前記重合性液晶化合物(1-1)と式(1)中のG1およびG2の少なくとも一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基であることのみにおいて分子構造の異なる重合性液晶化合物(1-2)(以下、「重合性液晶化合物(1-2)」ともいう)とを含む。本発明において、重合性液晶組成物は重合性液晶化合物(1-1)を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。重合性液晶化合物(1-1)を複数含む場合、本発明の重合性液晶組成物は、その中の少なくとも1つの重合性液晶化合物(1-1)に対応する重合性液晶化合物(1-2)を含めばよく、重合性液晶組成物を構成する複数の重合性液晶化合物(1-1)に対して、それぞれ対応する重合性液晶化合物(1-2)を含んでいてもよい。
重合性液晶化合物(1-1)と、式(1)中のG1およびG2の少なくとも一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基であることのみにおいて分子構造の異なる、すなわち異性体である重合性液晶化合物(1-2)とを組み合わせて含むことにより、重合性液晶化合物(1-1)の溶剤に対する溶解性が向上し得る。つまり、重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)とを組み合わせて含む場合、重合性液晶化合物(1-1)を単独で溶剤に溶解させる場合と比較して、同じ量またはより少ない量の溶剤に対してより多くの重合性液晶化合物(1-1)を容易に溶解させることが可能となる。これにより、塗工液中に未溶解の重合性液晶化合物が残存し難く、また、塗工液中での重合性液晶化合物の沈殿や析出、スタッキングを抑制することができる。重合性液晶化合物(1-1)の溶剤に対する溶解性の向上は、未溶解の重合性液晶化合物や析出物等に起因する配向欠陥の抑制や、保管安定性の向上につながる。
重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)は、それぞれ式(1):
で表される重合性液晶化合物である。式(1)で表される構造を有する化合物は、通常、一方向に配向した状態で重合させたときに逆波長分散性の複屈折を示す重合性液晶化合物であり、広い波長域において一様の偏光変換が可能である。したがって、式(1)で表される重合性液晶化合物を用いることにより、該重合性液晶化合物から形成された位相差フィルムや楕円偏光板を表示装置等の光学ディスプレイに用いた場合に良好な表示特性を付与し得る重合性液晶組成物を得ることができる。
式(1)中、G1およびG2は、それぞれ独立に、1,4-シクロヘキサンジイル基を表す。本発明の重合性液晶組成物を構成する2種の重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)は、式(1)中のG1およびG2で表される構造が、全て1,4-trans-シクロヘキサンジイル基であるか、G1およびG2のいずれか一方またはすべてが1,4-cis-シクロヘキサンジイル基であるかにおいて互いに異なる。
式(1)中、D1、D2、E1、E2、B1およびB2は、それぞれ独立に、-CR11R12-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-または単結合を表す。ここで、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子または炭素数1~4のアルキル基を表し、水素原子、メチル基またはエチル基であることが好ましい。
式(1)中、D1およびD2は、それぞれ独立に、好ましくは-CO-O-、-O-CO-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-CH2-、-CH2-O-、-CO-NR11-または-NR11-CO-であり、より好ましくは-CO-O-、-O-CO-、-CO-NR11-または-NR11-CO-であり、特に好ましくは-CO-O-、-O-CO-である。R11は、水素原子、メチル基またはエチル基であることが好ましい。式(1)中、D1およびD2は互いに同一であっても異なっていてもよい。なお、D1とD2が互いに同一であるとは、Arを中心としてみた場合のD1とD2の構造が互いに同一であることを意味する。以下、E1とE2、A1とA2、B1とB2、および、F1とF2における関係についても同様である。
式(1)中、E1、E2、B1およびB2は、それぞれ独立に、好ましくは-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CO-NR11-、-NR11-CO-または単結合であり、より好ましくは-O-、-O-CO-または-CO-O-である。R11は、水素原子、メチル基またはエチル基であることが好ましい。式(1)中、E1およびE2、並びに、B1およびB2は互いに同一であっても異なっていてもよい。
式(1)中、A1およびA2は、それぞれ独立に、炭素数3~16の2価の脂環式炭化水素基または炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基を表す。ここで、該脂環式炭化水素基および該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、-R13、-OR13、シアノ基またはニトロ基で置換されていてもよく、R13は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
式(1)中、A1およびA2は、それぞれ独立に、好ましくは、ハロゲン原子および炭素数1~4のアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換されていてもよい1,4-フェニレンジイル基、ハロゲン原子および炭素数1~4のアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換されていてもよい1,4-シクロヘキサンジイル基であり、より好ましくはメチル基で置換された1,4-フェニレンジイル基、無置換の1,4-フェニレンジイル基、または無置換の1,4-シクロヘキサンジイル基であり、特に好ましくは無置換の1,4-フェニレンジイル基または無置換の1,4-シクロへキサンジイル基であり、とりわけ好ましくは無置換の1,4-フェニレンジイル基である。式(1)中、A1およびA2は互いに同一であっても異なっていてもよい。
式(1)中、F1およびF2は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルカンジイル基を表す。ここで、該アルカンジイル基に含まれる水素原子は、-OR14またはハロゲン原子で置換されていてもよく、R14は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。また、該アルカンジイル基に含まれる-CH2-は、-O-または-CO-で置き換わっていてもよい(但し、-O-が複数存在する場合、これらは互いに隣接しない)。
式(1)中、F1およびF2は、それぞれ独立に、好ましくは、置換されていてもよい炭素数4~12のアルカンジイル基である。式(1)中、F1およびF2は互いに同一であっても異なっていてもよい。
P1またはP2で表される重合性基としては、エポキシ基、ビニル基、ビニルオキシ基、1-クロロビニル基、イソプロペニル基、4-ビニルフェニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オキシラニル基およびオキセタニル基等が挙げられる。中でも、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基およびビニルオキシ基が好ましく、アクリロイル基、メタクリロイル基がより好ましく、アクリロイル基がさらに好ましい。式(1)中、P1およびP2は、いずれか一方が重合性基である限り互いに同一であっても異なっていてもよいが、P1およびP2のいずれもが重合性基であることが好ましく、P1およびP2のいずれもがアクリロイル基であることがより好ましい。
式(1)中、Arは置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基または2価の芳香族複素環基を表す。本発明において、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基は、芳香族炭化水素環を少なくとも1つ含む2価の連結基を意味し、置換基を有していてもよい2価の芳香族複素環基は、芳香族複素環を少なくとも1つ含む2価の連結基を意味する。ここでいう芳香族炭化水素環および芳香族複素環とは、該環構造が有するπ電子数がヒュッケル則に従い[4n+2]個(nは整数を表す)であるもの(芳香族複素環の場合、-N=や-S-等のヘテロ原子上の非共有結合電子対を含めてヒュッケル則を満たす)をいう。Arは芳香族炭化水素環または芳香族複素環を1つ含むものであってもよく、2つ以上含むものであってもよい。芳香族炭化水素環または芳香族複素環を1つ含む場合、Arは置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基であってもよく、置換基を有していてもよい2価の芳香族複素環基であってもよい。芳香族炭化水素環または芳香族複素環を2つ以上含む場合、芳香族炭化水素環のみ、または芳香族複素環のみを複数個含んでいてもよく、芳香族炭化水素環と芳香族複素環とをそれぞれ1つ以上含んでいてもよい。2つ以上の芳香族炭化水素環および/または芳香族複素環は、互いに単結合、-CO-O-、-O-などの2価の結合基で結合していてもよい。
Arに含まれ得る芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられ、ベンゼン環、ナフタレン環が好ましい。芳香族複素環としては、フラン環、ベンゾフラン環、ピロール環、インドール環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、トリアゾール環、トリアジン環、ピロリン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、チエノチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、およびフェナンスロリン環等が挙げられる。Arに窒素原子が含まれる場合、当該窒素原子はπ電子を有することが好ましい。
中でも、Arは、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選択される少なくとも2つのヘテロ原子を含む芳香族複素環を有することが好ましく、チアゾール環、ベンゾチアゾール環またはベンゾフラン環を有することがより好ましく、ベンゾチアゾール環を有することがさらに好ましい。なお、Arが窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選択される少なくとも2つのヘテロ原子を含む芳香族複素環を有する場合、前記芳香族複素環は、式(1)中のD1およびD2と直接結合して2価の連結基を構成していてもよく、D1およびD2と直接結合する2価の連結基の置換基として含まれていてもよいが、前記芳香族複素環を含むAr基全体が分子配向方向に対して略直交方向に立体配置していることが好ましい。
式(1)中、Arで表される置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基または2価の芳香族複素環基に含まれるπ電子の合計数Nπは好ましくは8以上、より好ましくは12以上、特に好ましくは16以上、とりわけ好ましくは20以上である。また、好ましくは36以下、より好ましくは32以下、さらに好ましくは30以下、特に好ましくは26以下、とりわけ好ましくは24以下である。
式(2-1)~(2-5)中、*は、D1またはD2との結合部を表す。
式(2-1)中、Q1は-S-、-O-または-NR15-を表し、R15は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。式(2-3)および(2-4)中、Q2は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。
式(2-2)中、W1およびW2は、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-NR15-を表し、R15は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。
式(2-1)中、Y1は炭素数1~6のアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、置換基を有していてもよい炭素数6~12の芳香族炭化水素基及び炭素数3~12の芳香族複素環基が好ましく、炭素数6~12の芳香族炭化水素基及び炭素数3~12の芳香族複素環基がより好ましい。式(2-2)中、Y2はCN基または置換基を有してもよい炭素数1~12のアルキル基を表す。ここで、該アルキル基芳香族複素環基又は芳香族複素環基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-O-CO-または-CO-O-で置換されていてもよい。
式(2-1)~(2-5)中、Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~20の脂肪族炭化水素基またはアルコキシ基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基、1価の炭素数6~20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-NR15R16または-SR15を表し、Z1およびZ2は、互いに結合して芳香環または芳香族複素環を形成してもよい。R15およびR16は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
式(2-3)および(2-4)中、Axは芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、Ayは水素原子、置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、または芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、AxとAyは結合して環を形成してもよい。
式(2-1)~(2-4)で表される基としては、特に限定されないが、具体的に、特開2011-207765号公報、特開2008-107767号公報、WO2014/010325号公報等に記載の基が挙げられる。
式(Y-1)中、M1は水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。該アルキル基は、1つ以上の置換基X3によって置換されていてもよい。
置換基X3は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、または、1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-に置き換えられてもよい炭素数1~20の直鎖状または分岐状アルキル基を表し、該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されてもよく、或いは、-B11-F11-P11で表される基であってもよく、B11、F11およびP11は、それぞれ、前記式(1)中のB1、F1およびP1と同様に定義され、それぞれ前記B1、F1およびP1と同一であっても異なっていてもよい。
置換基X3としては、好ましくはフッ素原子、塩素原子、-CF3、-OCF3またはシアノ基である。M1は、無置換であるか、水素原子または1つ以上のフッ素原子で置換された炭素数1~6のアルキル基が好ましく、より好ましくは水素原子である。
U1は、芳香族炭化水素基を有する炭素数2~30の有機基を表す。該芳香族炭化水素基の任意の炭素原子はヘテロ原子に置換されていてもよく、U1は、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選択される少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基である。該芳香族炭化水素基は、1つ以上の前記置換基X3によって置換されていてもよい。
U1は、波長分散性が良好になる点から、炭素原子の1つ以上がヘテロ原子に置換されている、芳香族複素環を有する有機基であることが好ましい。U1は、波長分散性が良好で、高い複屈折を示すようになる点から、5員環と6員環との縮合環である芳香族複素環を有する有機基であることがより好ましい。
具体的にU1としては、以下の式で表される基を有するものであることが好ましい。なお、下記式においてこれらの基は任意の位置にT1との結合手を有している。
T1は、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-NU2-、-N=CU2-、-CO-NU2-、-OCO-NU2-または-O-NU2-を表し、U2は水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、炭素数3~12のシクロアルケニル基、芳香族炭化水素基(該芳香族炭化水素基の任意の炭素原子はヘテロ原子に置換されていてもよい)を有する炭素数2~30の有機基、または(E11-A11)q-B12-F12-P12を表す。前記アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基および芳香族炭化水素基は、それぞれ、無置換であるかまたは1つ以上の置換基X3によって置換されていてもよく、前記アルキル基は、前記シクロアルキル基または前記シクロアルケニル基によって置換されていてもよい。前記アルキル基中の1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-SO2-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-に置き換えられてもよく、前記シクロアルキル基またはシクロアルケニル基中の1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立に-O-、-CO-、-COO-、-OCO-またはO-CO-O-に置き換えられてもよい。E11、A11、B12、F12およびP12は、それぞれ、上記式(1)中のE1、A1、B1、F1およびP1と同様に定義され、それぞれ前記E1、A1、B1、F1およびP1と同一であっても異なっていてもよく、qは0~4の整数を表し、E11および/またはA11が複数存在する場合は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
T1は、複屈折が良好で合成が容易な点から、-O-、-S-、-N=CU2-または-NU2-であることが好ましく、波長分散性と複屈折とを向上させやすい点から、-O-、-S-または-NU2-であることがより好ましい。
U2は、1つ以上の前記置換基X3によって置換されていてもよく、1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-が各々独立して-O-、-CO-、-COO-、-OCO-または-O-CO-O-に置き換えられてもよい、炭素数1~20のアルキル基若しくはアルケニル基、炭素原子数3~12のシクロアルキル基、または炭素数3~12のシクロアルケニル基、或いは、当該シクロアルキル基、シクロアルケニル基、またはアリール基によって置換されていてもよい前記アルキル基若しくはアルケニル基であることが好ましい。
中でもU2は、複屈折および溶剤溶解性の点から、水素原子がフッ素原子に置換されてもよく、1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-が各々独立して-O-、-CO-、-COO-または-OCO-に置き換えられてもよい炭素原子数1~20の直鎖状アルキル基であることがより好ましい。
U1とU2は結合して環を構成していてもよい。その場合、例えば、-NU1U2で表される環状基、または-N=CU1U2で表される環状基が挙げられる。
原料が入手しやすく、溶解性が良好で高い複屈折率を示す点から、Y3およびY4はそれぞれ、下記の式(Y-1’)~式(Y-47’)から選ばれる基を表すことが特に好ましい。
重合性液晶化合物(1)の配向性が良好になり、工業的に製造しやすく生産性を向上し得る等の観点から、重合性液晶化合物(1)の分子構造は対称となることが好ましい。式(2-5)で表される基としては、具体的に、以下の基が挙げられる。下記(2-5a)~(2-5t)中の*は、D1またはD2との結合部を表す。
式(2-1)~(2-5)の中でも、式(2-1)、式(2-3)、式(2-4)および式(2-5)が好ましく、式(2-1)および式(2-5)がより好ましく、式(2-1)が特に好ましい。
本発明において、式(1)で表される重合性液晶化合物としては、例えば、特開2019-003177号公報、特開2019-073496号公報等に記載されるような化合物が挙げられる。
本発明の重合性液晶組成物を構成する重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)は、上記式(1)で表される構造において、G1およびG2で表される1,4-シクロヘキサンジイル基の構造のみにおいて互いに異なる。重合性液晶化合物(1-1)は、式(1)中のG1およびG2がともに1,4-trans-シクロヘキサンジイル基であり、重合性液晶化合物(1-2)は、該重合性液晶化合物(1-1)の構造に基づいて重合性液晶化合物(1-1)とG1およびG2の少なくとも一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基であることにおいてのみ異なる。
本発明において、重合性液晶化合物(1-2)は、式(1)中のG1およびG2のいずれか一方が1,4-trans-シクロヘキサンジイル基であり、他方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2a)(以下、「重合性液晶化合物(1-2a)ともいう)であっても、式(1)中のG1およびG2のいずれもが1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2b)(以下、「重合性液晶化合物(1-2b)ともいう)であってもよい。本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物(1-2a)および重合性液晶化合物(1-2b)のいずれか一方のみを含んでもよく、また、両方を含んでいてもよい。
本発明の重合性液晶組成物は、液体クロマトグラフィーによって測定される、重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)との全ピーク面積に対する重合性液晶化合物(1-2)のピーク面積の割合(以下、「面積百分率値」ともいう)が0.01%以上10%以下となる量で、重合性液晶組成物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)とを含む。化合物の主鎖となる長軸方向と、該長軸方向に対して交差する方向とに構成分子が配置したいわゆるT字構造を有する式(1)で表されるような重合性液晶化合物は、式(1)中のG1およびG2のいずれもが1,4-trans-シクロヘキサンジイル基である場合(すなわち、重合性液晶化合物(1-1))は、通常、式(1)中のG1およびG2の少なくとも一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2)よりも分子構造的に安定しており、所望の方向に配向させやすいので、配向欠陥が少ない光学フィルムを製造することができる。このため、配向性や光学特性の観点からは、式(1)で表される重合性液晶化合物としては重合性液晶化合物(1-1)が有利であると考えられる。本発明においては、重合性液晶化合物(1-1)に対する重合性液晶化合物(1-2)の量を特定の範囲内にすることにより、重合性液晶化合物(1-1)の配向性へ影響を及ぼすことなく、重合性液晶化合物(1-1)の溶剤に対する溶解性を十分に向上させることができる。
重合性液晶化合物(1-2)の面積百分率値が上記下限値未満であると、重合性液晶化合物(1-1)の溶剤に対する溶解性を改善することが難しいが、重合性液晶化合物(1-2)の面積百分率値が上記下限値以上であると、重合性液晶化合物(1-1)の溶剤に対する溶解性が十分に向上する傾向にある。また、重合性液晶化合物(1-2)の面積百分率値が上記上限値以下であると、該重合性液晶化合物を含む重合性液晶組成物から位相差フィルム等の光学フィルムを作製する際の液晶の配向状態を良好に保つことができるため、配向欠陥を抑制しながら光学特性に優れる光学フィルムを得ることができる。本発明において、重合性液晶化合物(1-2)の面積百分率値は、より好ましくは9%以下、さらに好ましくは8%以下、特に好ましくは7%以下、とりわけ好ましくは6%以下である。本発明において、上記重合性液晶化合物(1-2)の面積百分率値は、好ましくは0.1%以上であり、より好ましくは0.5%であり、更に好ましくは2.5%以上である。一方で、本発明においては、重合性液晶化合物(1-2)を少量で含む場合であっても、溶剤に対する重合性液晶化合物(1-1)の溶解性を大きく向上させる効果に優れるため、本発明の一態様において、重合性液晶化合物(1-2)の面積百分率値は1.0%未満であってもよく、例えば、0.5%以下または0.1%以下の場合であっても本発明における上記の有利な効果が十分に得られやすい。
なお、重合性液晶化合物(1-1)および/または重合性液晶化合物(1-2)に相当する重合性液晶化合物が複数含まれる場合、重合性液晶化合物(1-2)の面積百分率値は、全重合性液晶化合物(1-2)と、全重合性液晶化合物(1-1)との全ピーク面積に対して算出される。面積百分率値は、液体クロマトグラフィーによって測定されるピーク面積に基づき算出することができ、詳細には、後述する実施例に記載の方法により測定、算出できる。
なお、重合性液晶化合物(1-1)および/または重合性液晶化合物(1-2)に相当する重合性液晶化合物が複数含まれる場合、重合性液晶化合物(1-2)の面積百分率値は、全重合性液晶化合物(1-2)と、全重合性液晶化合物(1-1)との全ピーク面積に対して算出される。面積百分率値は、液体クロマトグラフィーによって測定されるピーク面積に基づき算出することができ、詳細には、後述する実施例に記載の方法により測定、算出できる。
本発明の重合性液晶組成物を構成する重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)などの式(1)で表される重合性液晶化合物の製造方法は特に限定されず、Methoden der Organischen Chemie、Organic Reactions、OrganicSyntheses、Comprehensive Organic Synthesis、新実験化学講座等に記載されている公知の有機合成反応(例えば、縮合反応、エステル化反応、ウイリアムソン反応、ウルマン反応、ウイッティヒ反応、シッフ塩基生成反応、ベンジル化反応、薗頭反応、鈴木-宮浦反応、根岸反応、熊田反応、檜山反応、ブッフバルト-ハートウィッグ反応、フリーデルクラフト反応、ヘック反応、アルドール反応等)を、その構造に応じて、適宜組み合わせることにより、製造することができる。
例えば、式(1)中のD1およびD2が*-O-CO-(*はArとの結合部を表す)であり、G1およびG2が1,4-trans-シクロヘキサンジイル基であり、Arを中心に対称構造を有する(すなわち、E1とE2、A1とA2、B1とB2、F1とF2、P1とP2とがそれぞれ同一である)下記式(A-1):
で表される重合性液晶化合物(1-1)は、
式(B):
HO-Ar-OH (B)
で表されるアルコール化合物(B)と、
式(C):
で表されるカルボン酸化合物(C)のエステル化反応を行うことにより製造することができる。なお、前記式(A-1)、式(B)および式(C)におけるAr、E1、E2、A1、A2、B1、B2、F1、F2、P1およびP2は、上記式(1)で規定されたものと同一であり、式(A-1)で表される重合性液晶化合物(1-1)の構造に対応して決定される。
式(B):
HO-Ar-OH (B)
で表されるアルコール化合物(B)と、
式(C):
アルコール化合物(B)としては、所望する重合性液晶化合物(1-1)における式(1)中の芳香族基Arに対応する芳香族基Arに対して2つのヒドロキシル基が結合した化合物であればよい。芳香族基Arとしては、先に規定したものと同じであり、例えば、前記式(2-1)~(2-5)において2つの*部がヒドロキシル基である化合物が挙げられる。
カルボン酸化合物(C)としては、所望する重合性液晶化合物(1-1)における式(1)中のP1-F1-B1-A1-E1-G1-に対応する構造のG1として結合した1,4-trans-シクロヘキサンジイル基に対してカルボキシル基が結合した化合物であればよい。
式(1)中のG1およびG2のいずれか一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2a)は、例えば、前記アルコール化合物(B)と前記カルボン酸化合物(C)とを反応させることにより、下記式(D):
で表される化合物を得て、該化合物と、下記式(C’):
で表されるカルボン酸化合物(C’)とを反応させることにより製造できる。なお、前記式(C’)および(D)におけるAr、E1、E2、A1、A2、B1、B2、F1、F2、P1およびP2は、上記式(1)で規定されたものと同一であり、式(A-1)で表される重合性液晶化合物(1-1)の構造に対応して決定される。
また、式(1)中のG1およびG2のいずれもが1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2b)は、例えば、重合性液晶化合物(1-1)の製法として例示した方法において、カルボン酸化合物(C)の代わりにカルボン酸化合物(C’)を用いることにより製造できる。
アルコール化合物(B)とカルボン酸化合物(C)および/またはカルボン酸化合物(C’)とのエステル化反応は、好ましくは縮合剤の存在下において行われる。縮合剤の存在下でエステル化反応を行うことにより、エステル化反応を効率良く迅速に行うことができる。
縮合剤としては、例えば、1-シクロヘキシル-3-(2-モルホリノエチル)カルボジイミドメト-パラ-トルエンスルホネート、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(水溶性カルボジイミド:WSCとして市販)、ビス(2、6-ジイソプロピルフェニル)カルボジイミドおよび、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド等のカルボジイミド化合物、2-メチル-6-ニトロ安息香酸無水物、2,2’-カルボニルビス-1H-イミダゾール、1,1’-オキサリルジイミダゾール、ジフェニルホスフォリルアジド、1(4-ニトロベンゼンスルフォニル)-1H-1、2、4-トリアゾール、1H-ベンゾトリアゾール-1-イルオキシトリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、1H-ベンゾトリアゾール-1-イルオキシトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、N,N,N’,N’-テトラメチル-O-(N-スクシンイミジル)ウロニウムテトラフルオロボレート、N-(1,2,2,2-テトラクロロエトキシカルボニルオキシ)スクシンイミド、N-カルボベンゾキシスクシンイミド、O-(6-クロロベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート、O-(6-クロロベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート、2-ブロモ-1-エチルピリジニウムテトラフルオロボレート、2-クロロ-1,3-ジメチルイミダゾリニウムクロリド、2-クロロ-1,3-ジメチルイミダゾリニウムヘキサフルオロホスフェート、2-クロロ-1-メチルピリジニウムアイオダイド、2-クロロ-1-メチルピリジニウム パラ-トルエンスルホネート、2-フルオロ-1-メチルピリジニウム パラ-トルエンスルホネートおよびトリクロロ酢酸ペンタクロロフェニルエステル等が挙げられる。
本発明の重合性液晶組成物を構成する重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)は、それぞれを別々に調製した後、これらを混合することによって液晶混合物として用いることができる。また、下記式(I)で表される化合物の反応性基R2と、式(II)で表される化合物の反応性基R2と、式(III)で表される化合物のR1とを反応させることを含む方法により、重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2a)および/または重合性液晶化合物(1-2b)を含む液晶混合物として調製することもできる。
〔式中、R1およびR2は互いに独立して、反応性基を表し、
Ar、E1、E2、A1、A2、B1、B2、F1、F2、P1およびP2は、式(1)中のAr、E1、E2、A1、A2、B1、B2、F1、F2、P1およびP2と同じ意味を表す。〕
前者の方法であると、重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)との含有量を制御しやすく、後者の方法であると、合成が簡便であり、重合性液晶組成物をより効率的に製造し得るという利点がある。
Ar、E1、E2、A1、A2、B1、B2、F1、F2、P1およびP2は、式(1)中のAr、E1、E2、A1、A2、B1、B2、F1、F2、P1およびP2と同じ意味を表す。〕
前者の方法であると、重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)との含有量を制御しやすく、後者の方法であると、合成が簡便であり、重合性液晶組成物をより効率的に製造し得るという利点がある。
式(I)、式(II)および式(III)中のAr、E1、E2、A1、A2、B1、B2、F1、F2、P1およびP2は、所望する重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)の対応する分子構造に応じて決定される。
式(III)中のR1と、式(I)および式(II)中のR2は、互いに反応して重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)を表す式(1)中のD1およびD2で表される構造を形成し得るものであればよい。例えば、R1および/またはR2で表される反応性基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基等が挙げられ、重合性液晶化合物の製造に利用する反応に応じてR1およびR2で表される反応性基をそれぞれ選択すればよい。
反応の容易性や材料の取扱い性、入手容易性等の観点から、典型的には例えば、式(III)で表される化合物として式(III)中のR1がヒドロキシル基であるアルコール化合物と、式(I)で表される化合物および式(II)で表される化合物として式(I)および式(II)中のR2がそれぞれカルボキシル基であるカルボン酸化合物とを用いてエステル化反応を行うことにより本発明の重合性液晶組成物を構成する重合性液晶化合物(液晶混合物)を製造できる。該エステル化反応は、式(I)で表される重合性液晶化合物等を製造するために利用し得るエステル化反応と同様の方法に従い行うことができ、例えば上述した方法や、特開2019-003177号等に記載の方法や条件を採用することができる。
調製に用いる式(I)で表される化合物および式(II)で表される化合物の量を調整することにより得られる液晶混合物における重合性液晶化合物(1-1)、重合性液晶化合物(1-2a)および重合性液晶化合物(1-2b)の含有割合を制御することができる。上記R1とR2とを反応させる方法でカルボン酸化合物を複数用いることにより、多数の化合物を同時に合成することができる。
本発明の重合性液晶組成物は、本発明の効果に影響を及ぼさない限りにおいて、重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)以外の重合性液晶化合物を含んでいてもよい。重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)以外の他の重合性液晶化合物としては、式(1)で表される分子構造を有しない重合性液晶化合物、例えば、配向させて重合した際に一般に正波長分散性を示す重合性液晶化合物、例えば、液晶便覧(液晶便覧編集委員会編、丸善(株)平成12年10月30日発行)の「3.8.6 ネットワーク(完全架橋型)」、「6.5.1 液晶材料 b.重合性ネマチック液晶材料」に記載された化合物の中で重合性基を有する化合物等が挙げられる。
本発明の重合性液晶組成物が重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)以外の重合性液晶化合物を含む場合、高い配向秩序度を有する液晶硬化膜を得る観点から、重合性液晶組成物に含まれる全重合性液晶化合物の総質量に対する重合性液晶化合物(1)の割合は、好ましくは51質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。
2種以上の重合性液晶化合物(1-1)を含む場合、その中の少なくとも1つの重合性液晶化合物(1-1)に対応する重合性液晶化合物(1-2)を含めばよく、対応する重合性液晶化合物(1-2)が存在する重合性液晶化合物(1-1)と、これに対応する重合性液晶化合物(1-2)との含有量が、全重合性液晶化合物の総質量に対して60質量%以上であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上である。
重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物の含有量(全ての重合性液晶化合物の総量)は、重合性液晶組成物の固形分100質量部に対して、例えば70~99.5質量部であり、好ましくは80~99質量部であり、より好ましくは85~98質量部であり、さらに好ましくは90~95質量部である。重合性液晶化合物の含有量が上記範囲内であれば、得られる液晶硬化膜の配向性の観点から有利である。なお、本明細書において、重合性液晶組成物の固形分とは、重合性液晶混成物から有機溶剤等の揮発性成分を除いた全ての成分を意味する。
本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)に加えて、光重合開始剤、有機溶剤、重合禁止剤、光増感剤、レベリング剤などの添加剤をさらに含んでいてもよい。これらの成分は、それぞれ、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の重合性液晶組成物は重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤は、熱または光の寄与によって反応活性種を生成し、重合性液晶等の重合反応を開始し得る化合物である。反応活性種としては、ラジカル、カチオンまたはアニオン等の活性種が挙げられる。中でも反応制御が容易であるという観点から、光照射によってラジカルを発生する光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンジルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、トリアジン化合物、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩等が挙げられる。具体的には、イルガキュア(Irgacure、登録商標)907、イルガキュア184、イルガキュア651、イルガキュア819、イルガキュア250、イルガキュア369、イルガキュア379、イルガキュア127、イルガキュア2959、イルガキュア754、イルガキュア379EG(以上、BASFジャパン株式会社製)、セイクオールBZ、セイクオールZ、セイクオールBEE(以上、精工化学株式会社製)、カヤキュアー(kayacure)BP100(日本化薬株式会社製)、カヤキュアーUVI-6992(ダウ社製)、アデカオプトマーSP-152、アデカオプトマーSP-170、アデカオプトマーN-1717、アデカオプトマーN-1919、アデカアークルズNCI-831、アデカアークルズNCI-930(以上、株式会社ADEKA製)、TAZ-A、TAZ-PP(以上、日本シイベルヘグナー社製)およびTAZ-104(三和ケミカル社製)が挙げられる。
本発明において、重合性液晶組成物は少なくとも1種の光重合開始剤を含むことが好ましく、2種以上の光重合開始剤を含んでいてもよい。
本発明において、重合性液晶組成物は少なくとも1種の光重合開始剤を含むことが好ましく、2種以上の光重合開始剤を含んでいてもよい。
光重合開始剤は、光源から発せられるエネルギーを十分に活用でき、生産性に優れるため、極大吸収波長が300nm~400nmであると好ましく、300nm~380nmであるとより好ましく、中でも、α-アセトフェノン系重合開始剤、オキシム系光重合開始剤が好ましい。
α-アセトフェノン系重合開始剤としては、2-メチル-2-モルホリノ-1-(4-メチルスルファニルフェニル)プロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-2-ベンジルブタン-1-オンおよび2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-2-(4-メチルフェニルメチル)ブタン-1-オン等が挙げられ、より好ましくは2-メチル-2-モルホリノ-1-(4-メチルスルファニルフェニル)プロパン-1-オンおよび2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-2-ベンジルブタン-1-オンが挙げられる。α-アセトフェノン化合物の市販品としては、イルガキュア369、379EG、907(以上、BASFジャパン(株)製)およびセイクオールBEE(精工化学社製)等が挙げられる。
オキシム系光重合開始剤は、光が照射されることによってメチルラジカルを生成させる。このメチルラジカルにより、形成される液晶硬化膜深部における重合性液晶化合物の重合が好適に進行する。また、形成される液晶硬化膜深部での重合反応をより効率的に進行させるという観点から、波長350nm以上の紫外線を効率的に利用可能な光重合開始剤を使用することが好ましい。波長350nm以上の紫外線を効率的に利用可能な光重合開始剤としては、トリアジン化合物やオキシムエステル型カルバゾール化合物が好ましく、感度の観点からはオキシムエステル型カルバゾール化合物がより好ましい。オキシムエステル型カルバゾール化合物としては、1,2-オクタンジオン、1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)等が挙げられる。オキシムエステル型カルバゾール化合物の市販品としては、イルガキュアOXE-01、イルガキュアOXE-02、イルガキュアOXE-03(以上、BASFジャパン株式会社製)、アデカオプトマーN-1919、アデカアークルズNCI-831(以上、株式会社ADEKA製)等が挙げられる。
光重合開始剤の添加量は、重合性液晶化合物100質量部に対して、通常、0.1質量部以上30質量部以下であり、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。上記範囲内であれば、重合性基の反応が十分に進行し、かつ、重合性液晶化合物の配向を乱し難い。
本発明において重合性液晶組成物は、通常、溶剤に溶解した状態で基材等に塗布されるため溶剤を含むことが好ましい。溶剤としては、重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)等の重合性液晶組成物を構成する重合性液晶化合物を溶解し得る溶剤が好ましく、また、重合性液晶化合物の重合反応に不活性な溶剤であることが好ましい。溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-ブトキシエタノールおよびプロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートおよび乳酸エチル等のエステル溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノンおよびメチルイソブチルケトン等のケトン溶剤;ペンタン、ヘキサンおよびヘプタン等の脂肪族炭化水素溶剤;エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素溶剤;トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素溶剤;アセトニトリル等のニトリル溶剤;テトラヒドロフランおよびジメトキシエタン等のエーテル溶剤;クロロホルムおよびクロロベンゼン等の塩素含有溶剤;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルミアミド、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等のアミド系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、単独または2種以上組み合わせて使用できる。これらの中でも、有機溶剤が好ましく、アルコール溶剤、エステル溶剤、ケトン溶剤、塩素含有溶剤、アミド系溶剤および芳香族炭化水素溶剤がより好ましい。
重合性液晶組成物中の溶剤の含有量は、重合性液晶組成物100質量部に対して、好ましくは50~98質量部、より好ましくは70~95質量部である。従って、重合性液晶組成物100質量部に占める固形分は、2~50質量部が好ましく、5~30質量部がより好ましい。固形分が50質量部以下であると、重合性液晶組成物の粘度が低くなりやすく、膜の厚みが略均一になり、ムラが生じ難くなる傾向がある。上記固形分は、製造しようとする液晶硬化膜の厚みを考慮して適宜定めることができる。
重合禁止剤を配合することにより、重合性液晶化合物の重合反応をコントロールすることができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノンおよびアルキルエーテル等の置換基を有するハイドロキノン類;ブチルカテコール等のアルキルエーテル等の置換基を有するカテコール類;ピロガロール類、2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジニルオキシラジカル等のラジカル補捉剤;チオフェノール類;β-ナフチルアミン類およびβ-ナフトール類が挙げられる。配向を乱すことなく重合性液晶化合物を重合するためには、重合禁止剤の含有量は、重合性液晶化合物100質量部に対して、通常0.01~10質量部であり、好ましくは0.1~5質量部であり、さらに好ましくは0.1~3質量部である。
さらに、増感剤を用いることにより、光重合開始剤を高感度化することができる。光増感剤としては、例えば、キサントン、チオキサントン等のキサントン類;アントラセンおよびアルキルエーテル等の置換基を有するアントラセン類;フェノチアジン;ルブレンが挙げられる。光増感剤としては、例えば、キサントン、チオキサントン等のキサントン類;アントラセンおよびアルキルエーテル等の置換基を有するアントラセン類;フェノチアジン;ルブレンが挙げられる。光増感剤の含有量は、重合性液晶化合物100質量部に対して、通常0.01~10質量部であり、好ましくは0.05~5質量部であり、さらに好ましくは0.1~3質量部である。
さらに、本発明の重合性液晶組成物はレベリング剤を含んでいてもよい。レベリング剤は、重合性液晶組成物の流動性を調整し、これを塗布して得られる膜をより平坦にする機能を有する添加剤であり、例えば、シリコーン系、ポリアクリレート系およびパーフルオロアルキル系のレベリング剤が挙げられる。具体的には、DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上、全て東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001(以上、全て信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上、全てモメンティブ パフォーマンス マテリアルズ ジャパン合同会社製)、フロリナート(fluorinert)(登録商標)FC-72、同FC-40、同FC-43、同FC-3283(以上、全て住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)R-08、同R-30、同R-90、同F-410、同F-411、同F-443、同F-445、同F-470、同F-477、同F-479、同F-482、同F-483(以上、いずれもDIC(株)製)、エフトップ(商品名)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(以上、全て三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S-381、同S-382、同S-383、同S-393、同SC-101、同SC-105、KH-40、SA-100(以上、全てAGCセイミケミカル(株)製)、商品名E1830、同E5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353およびBYK-361N(いずれも商品名:BM Chemie社製)等が挙げられる。中でも、ポリアクリレート系レベリング剤およびパーフルオロアルキル系レベリング剤が好ましい。
重合性液晶組成物におけるレベリング剤の含有量は、重合性液晶化合物100質量部に対して、0.01~5質量部が好ましく、0.05~3質量部がさらに好ましい。レベリング剤の含有量が、上記範囲内であると、重合性液晶化合物を配向させることが容易になり、かつ得られる液晶硬化膜がより平滑となる傾向があるため好ましい。重合性液晶組成物は、レベリング剤を2種類以上含有していてもよい。
本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)に、必要に応じて、溶剤、光重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤またはレベリング剤などの添加剤を加えて、所定温度で撹拌混合すること等により調製することができる。
<位相差フィルム>
本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物の溶剤に対する溶解性が高いため、未溶解の重合性液晶化合物や保管中の重合性液晶化合物の沈殿、析出等に起因する配向欠陥の発生を抑制する効果に優れる。このため、本発明の重合性液晶組成物を用いることにより、重合性液晶化合物が本来発現し得る光学特性を低下させることなく製膜化することが可能となり、優れた光学特性を有した液晶硬化膜を得ることができる。したがって、本発明は、本発明の重合性液晶組成物の硬化物(液晶硬化膜)であって、該重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物が配向した状態で硬化してなる液晶硬化膜を含む位相差フィルムにも関する。前記液晶硬化膜から構成される位相差フィルムは、用いる重合性液晶化合物が本来発揮し得る光学特性を十分に発現することができ、高い光学性能を有する位相差フィルムとなり得る。
本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物の溶剤に対する溶解性が高いため、未溶解の重合性液晶化合物や保管中の重合性液晶化合物の沈殿、析出等に起因する配向欠陥の発生を抑制する効果に優れる。このため、本発明の重合性液晶組成物を用いることにより、重合性液晶化合物が本来発現し得る光学特性を低下させることなく製膜化することが可能となり、優れた光学特性を有した液晶硬化膜を得ることができる。したがって、本発明は、本発明の重合性液晶組成物の硬化物(液晶硬化膜)であって、該重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物が配向した状態で硬化してなる液晶硬化膜を含む位相差フィルムにも関する。前記液晶硬化膜から構成される位相差フィルムは、用いる重合性液晶化合物が本来発揮し得る光学特性を十分に発現することができ、高い光学性能を有する位相差フィルムとなり得る。
本発明の位相差フィルムを構成する液晶硬化膜は、配向状態の重合性液晶化合物(1-1)のホモポリマーと重合性液晶化合物(1-2)のホモポリマーとから構成されていてもよく、また、重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)の混合物の配向状態における共重合体から構成されていてもよい。重合反応が容易であり、均一な液晶硬化膜を得やすいため、本発明の位相差フィルムを構成する液晶硬化膜は、重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)との混合物の配向状態における共重合体から構成されていることが好ましい。
本発明の一態様において、本発明の位相差フィルムは、本発明の重合性液晶組成物の硬化物である液晶硬化膜を含んで構成され、該液晶硬化膜は、下記式(i):
0.75≦Re(450)/Re(550)<1.0 (i)
〔式(i)中、Re(λ)は液晶硬化膜の波長λnmにおける面内位相差値を表す〕
で表される光学特性を有することが好ましい。
液晶硬化膜が式(i)を満たす場合、当該液晶硬化膜は、短波長での面内位相差値が長波長での面内位相差値よりも小さくなる、いわゆる逆波長分散性を示す。逆波長分散性が向上し、位相差フィルムの光学特性がより向上することから、Re(450)/Re(550)は、より好ましく0.76以上、さらに好ましくは0.78以上であり、また、より好ましくは0.92以下、さらに好ましくは0.90以下、特に好ましくは0.87以下、より特に好ましくは0.86以下、とりわけ好ましくは0.85以下である。
0.75≦Re(450)/Re(550)<1.0 (i)
〔式(i)中、Re(λ)は液晶硬化膜の波長λnmにおける面内位相差値を表す〕
で表される光学特性を有することが好ましい。
液晶硬化膜が式(i)を満たす場合、当該液晶硬化膜は、短波長での面内位相差値が長波長での面内位相差値よりも小さくなる、いわゆる逆波長分散性を示す。逆波長分散性が向上し、位相差フィルムの光学特性がより向上することから、Re(450)/Re(550)は、より好ましく0.76以上、さらに好ましくは0.78以上であり、また、より好ましくは0.92以下、さらに好ましくは0.90以下、特に好ましくは0.87以下、より特に好ましくは0.86以下、とりわけ好ましくは0.85以下である。
本発明の一態様において、本発明の位相差フィルムは、下記式(ii):
1.00≦Re(650)/Re(550) (ii)
〔式(ii)中、Re(λ)は位相差フィルムの波長λnmにおける面内位相差値を表す〕
で表される光学特性を有する液晶硬化膜を含むことが好ましい。位相差フィルムの光学特性の観点から、Re(650)/Re(550)は、より好ましくは1.01以上であり、さらに好ましくは1.02以上である。
1.00≦Re(650)/Re(550) (ii)
〔式(ii)中、Re(λ)は位相差フィルムの波長λnmにおける面内位相差値を表す〕
で表される光学特性を有する液晶硬化膜を含むことが好ましい。位相差フィルムの光学特性の観点から、Re(650)/Re(550)は、より好ましくは1.01以上であり、さらに好ましくは1.02以上である。
また、本発明の一態様において、本発明の位相差フィルムは、下記式(iii):
100nm≦Re(550)≦180nm (iii)
〔式(iii)中、Re(λ)は位相差フィルムの波長λnmにおける面内位相差値を表す〕
で表される光学特性を有する液晶硬化膜を含むことが好ましい。上記式(iii)を満たす液晶硬化膜はλ/4板として機能し、該液晶硬化膜を含む位相差フィルムを備える楕円偏光板を光学ディスプレイ等に適用した場合の正面反射色相の向上効果(着色を抑制させる効果)に優れる。面内位相差値のより好ましい範囲は120nm≦Re(550)≦170nmであり、さらに好ましい範囲は130nm≦Re(550)≦150nmである。
100nm≦Re(550)≦180nm (iii)
〔式(iii)中、Re(λ)は位相差フィルムの波長λnmにおける面内位相差値を表す〕
で表される光学特性を有する液晶硬化膜を含むことが好ましい。上記式(iii)を満たす液晶硬化膜はλ/4板として機能し、該液晶硬化膜を含む位相差フィルムを備える楕円偏光板を光学ディスプレイ等に適用した場合の正面反射色相の向上効果(着色を抑制させる効果)に優れる。面内位相差値のより好ましい範囲は120nm≦Re(550)≦170nmであり、さらに好ましい範囲は130nm≦Re(550)≦150nmである。
上記面内位相差値は、液晶硬化膜の厚みdによって調整することができる。面内位相差値は、上記式Re(λ)=(nx(λ)-ny(λ))×dによって決定されることから、所望の面内位相差値(Re(λ):波長λ(nm)における液晶硬化膜の面内位相差値)を得るには、3次元屈折率と膜厚dとを調整すればよい。なお、前記式において、dは対象とする液晶硬化膜の厚みを表し、nxは、該液晶硬化膜が形成する屈折率楕円体において、液晶硬化膜の平面に平行な方向の波長λnmにおける主屈折率を表し、nyは、液晶硬化膜が形成する屈折率楕円体において、液晶硬化膜の平面に対して平行であり、且つ、前記nxの方向に対して直交する方向の波長λnmにおける屈折率を表す。
本発明の位相差フィルムは、例えば、
本発明の重合性液晶組成物の塗膜を形成し、該塗膜を乾燥し、かつ、該重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物を配向させる工程、および、
配向状態を保持したまま光照射により重合性液晶化合物を重合させ、液晶硬化膜を形成する工程
を含む方法により製造することができる。
本発明の重合性液晶組成物の塗膜を形成し、該塗膜を乾燥し、かつ、該重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物を配向させる工程、および、
配向状態を保持したまま光照射により重合性液晶化合物を重合させ、液晶硬化膜を形成する工程
を含む方法により製造することができる。
重合性液晶組成物の塗膜は、基材上または後述する配向膜上などに重合性液晶組成物を塗布することにより形成することができる。
基材としては、例えば、ガラス基材やフィルム基材等が挙げられるが、加工性の観点から樹脂フィルム基材が好ましい。フィルム基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびノルボルネン系ポリマーのようなポリオレフィン;環状オレフィン系樹脂;ポリビニルアルコール;ポリエチレンテレフタレート;ポリメタクリル酸エステル;ポリアクリル酸エステル;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、およびセルロースアセテートプロピオネートのようなセルロースエステル;ポリエチレンナフタレート;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリフェニレンスルフィドおよびポリフェニレンオキシドのようなプラスチックが挙げられる。このような樹脂を、溶媒キャスト法、溶融押出法等の公知の手段により製膜して基材とすることができる。基材表面には、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等から形成される保護層を有していてもよく、シリコーン処理のような離型処理、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理が施されていてもよい。
基材としては、例えば、ガラス基材やフィルム基材等が挙げられるが、加工性の観点から樹脂フィルム基材が好ましい。フィルム基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびノルボルネン系ポリマーのようなポリオレフィン;環状オレフィン系樹脂;ポリビニルアルコール;ポリエチレンテレフタレート;ポリメタクリル酸エステル;ポリアクリル酸エステル;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、およびセルロースアセテートプロピオネートのようなセルロースエステル;ポリエチレンナフタレート;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリフェニレンスルフィドおよびポリフェニレンオキシドのようなプラスチックが挙げられる。このような樹脂を、溶媒キャスト法、溶融押出法等の公知の手段により製膜して基材とすることができる。基材表面には、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等から形成される保護層を有していてもよく、シリコーン処理のような離型処理、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理が施されていてもよい。
基材として市販の製品を用いてもよい。市販のセルロースエステル基材としては、例えば、フジタックフィルムのような富士写真フィルム株式会社製のセルロースエステル基材;「KC8UX2M」、「KC8UY」、および「KC4UY」のようなコニカミノルタオプト株式会社製のセルロースエステル基材などが挙げられる。市販の環状オレフィン系樹脂としては、たとえば、「Topas(登録商標)」のようなTicona社(独)製の環状オレフィン系樹脂;「アートン(登録商標)」のようなJSR株式会社製の環状オレフィン系樹脂;「ゼオノア(ZEONOR)(登録商標)」、および「ゼオネックス(ZEONEX)(登録商標)」のような日本ゼオン株式会社製の環状オレフィン系樹脂;「アペル」(登録商標)のような三井化学株式会社製の環状オレフィン系樹脂が挙げられる。市販されている環状オレフィン系樹脂基材を用いることもできる。市販の環状オレフィン系樹脂基材としては、「エスシーナ(登録商標)」および「SCA40(登録商標)」のような積水化学工業株式会社製の環状オレフィン系樹脂基材;「ゼオノアフィルム(登録商標)」のようなオプテス株式会社製の環状オレフィン系樹脂基材;「アートンフィルム(登録商標)」のようなJSR株式会社製の環状オレフィン系樹脂基材が挙げられる。
位相差フィルムの薄型化、基材の剥離容易性、基材のハンドリング性等の観点から、基材の厚みは、通常、5~300μmであり、好ましくは10~150μmである。
重合性液晶組成物を基材等に塗布する方法としては、スピンコーティング法、エクストルージョン法、グラビアコーティング法、ダイコーティング法、バーコーティング法、アプリケータ法などの塗布法、フレキソ法などの印刷法等の公知の方法が挙げられる。
次いで、溶剤を乾燥等により除去することにより、乾燥塗膜が形成される。乾燥方法としては、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥および減圧乾燥法等が挙げられる。この際、重合性液晶組成物から得られた塗膜を加熱することにより、塗膜から溶剤を乾燥除去させるとともに、重合性液晶化合物を塗膜平面に対して所望の方向(例えば、水平または垂直方向)に配向させることができる。塗膜の加熱温度は、用いる重合性液晶化合物および塗膜を形成する基材等の材質などを考慮して適宜決定し得るが、重合性液晶化合物を液晶相状態へ相転移させるために、通常、液晶相転移温度以上の温度であることが必要である。重合性液晶組成物に含まれる溶剤を除去しながら、重合性液晶化合物を所望の配向状態とするため、例えば、前記重合性液晶組成物に含まれる重合性液晶化合物の液晶相転移温度(スメクチック相転移温度またはネマチック相転移温度)程度以上の温度まで加熱することができる。なお、液晶相転移温度は、例えば、温度調節ステージを備えた偏光顕微鏡や、示差走査熱量計(DSC)、熱重量示差熱分析装置(TG-DTA)等を用いて測定することができる。少なくとも2種の重合性液晶化合物を含む本発明の重合性液晶組成物における上記相転移温度は、重合性液晶組成物を構成する全重合性液晶化合物を重合性液晶組成物における組成と同じ比率で混合した重合性液晶化合物の混合物を用いて測定される温度を意味する。
本発明の重合性液晶組成物は、少なくとも2種の重合性液晶化合物(1-1)および重合性液晶化合物(1-2)を含んでおり、通常、それぞれ単独の重合性液晶化合物(1-1)または重合性液晶化合物(1-2)が液晶相へ転移する温度よりも低い温度で液晶相転移することができる。このため、本発明の重合性液晶組成物を用いた位相差フィルムの製造においては、熱エネルギーの過剰な消費を抑えることができ、生産効率を向上させることができる。また、比較的低い温度での加熱により液晶相転移を行えることにより、重合性液晶組成物を塗布する支持基材の選択肢が広がるといった利点もある。
加熱時間は、加熱温度、用いる重合性液晶化合物の種類、溶剤の種類やその沸点およびその量等に応じて適宜決定し得るが、通常、15秒~10分であり、好ましくは0.5~5分である。
塗膜からの溶剤の除去は、重合性液晶化合物の液晶相転移温度以上への加熱と同時に行ってもよいし、別途で行ってもよいが、生産性向上の観点から同時に行うことが好ましい。重合性液晶化合物の液晶相転移温度以上への加熱を行う前に、重合性液晶組成物から得られた塗膜中に含まれる重合性液晶化合物が重合しない条件で塗膜中の溶剤を適度に除去させるための予備乾燥工程を設けてもよい。かかる予備乾燥工程における乾燥方法としては、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥および減圧乾燥法等が挙げられ、該乾燥工程における乾燥温度(加熱温度)は、用いる重合性液晶化合物の種類、溶剤の種類やその沸点およびその量等に応じて適宜決定し得る。
次いで、得られた乾燥塗膜において、重合性液晶化合物の配向状態を保持したまま、光照射により重合性液晶化合物を重合させることにより、所望の配向状態で存在する重合性液晶化合物の重合体である液晶硬化膜が形成される。本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物に対する損傷を抑えながら、高強度の紫外線等の光照射により高度に重合させることが可能であるため、重合方法としては、通常、光重合法が用いられる。光重合において、乾燥塗膜に照射する光としては、当該乾燥塗膜に含まれる重合開始剤の種類、重合性液晶化合物の種類およびその量に応じて適宜選択される。その具体例としては、可視光、紫外光、赤外光、X線、α線、β線およびγ線からなる群より選択される1種以上の光や活性電子線が挙げられる。中でも、重合反応の進行を制御し易い点や、光重合装置として当分野で広範に用いられているものが使用できるという点で、紫外光が好ましく、紫外光によって、光重合可能なように、重合性液晶組成物に含有される重合性液晶化合物や重合開始剤の種類を選択しておくことが好ましい。また、重合時に、適切な冷却手段により乾燥塗膜を冷却しながら光照射することで、重合温度を制御することもできる。このような冷却手段の採用により、より低温で重合性液晶化合物の重合を実施すれば、基材として比較的耐熱性が低いものを用いたとしても、適切に液晶硬化膜を形成できる。また、光照射時の熱による不具合(基材の熱による変形等)が発生しない範囲で重合温度を高くすることにより重合反応を促進することも可能である。光重合の際、マスキングや現像を行うなどによって、パターニングされた硬化膜を得ることもできる。
前記活性エネルギー線の光源としては、例えば、低圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプ、ガリウムランプ、エキシマレーザー、波長範囲380~440nmを発光するLED光源、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ等が挙げられる。
紫外線照射強度は、通常、10~3,000mW/cm2である。紫外線照射強度は、好ましくは光重合開始剤の活性化に有効な波長領域における強度である。光を照射する時間は、通常0.1秒~10分であり、好ましくは0.1秒~5分、より好ましくは0.1秒~3分、さらに好ましくは0.1秒~1分である。このような紫外線照射強度で1回または複数回照射すると、その積算光量は、10~3,000mJ/cm2、好ましくは50~2,000mJ/cm2、より好ましくは100~1,000mJ/cm2である。
液晶硬化膜の厚みは、適用される光学ディスプレイ等に応じて適宜選択できる。好ましくは0.2~3μm、より好ましくは0.2~2μmである。
重合性液晶組成物の塗膜は配向膜上に形成されてもよい。配向膜は、重合性液晶化合物を所望の方向に液晶配向させる、配向規制力を有するものである。例えば、重合性液晶化合物を水平方向に配向させる配向規制力を有する配向膜を水平配向膜、垂直方向に配向させる配向規制力を有する配向膜を垂直配向膜などがある。配向規制力は、配向膜の種類、表面状態やラビング条件等によって任意に調整することが可能であり、配向膜が光配向性ポリマーから形成されている場合は、偏光照射条件等によって任意に調整することが可能である。
配向膜としては、重合性液晶組成物の塗布等により溶解しない溶剤耐性を有し、また、溶剤の除去や後述する重合性液晶化合物の配向のための加熱処理における耐熱性を有するものが好ましい。配向膜としては、配向性ポリマーを含む配向膜、光配向膜および表面に凹凸パターンや複数の溝を有するグルブ配向膜、配向方向に延伸してある延伸フィルム等が挙げられ、配向角の精度および品質の観点から光配向膜が好ましい。
配向性ポリマーとしては、例えば、分子内にアミド結合を有するポリアミドやゼラチン類、分子内にイミド結合を有するポリイミドおよびその加水分解物であるポリアミック酸、ポリビニルアルコール、アルキル変性ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリオキサゾール、ポリエチレンイミン、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸エステル類が挙げられる。中でも、ポリビニルアルコールが好ましい。配向性ポリマーは単独または2種以上を組み合わせて使用できる。
配向性ポリマーを含む配向膜は、通常、配向性ポリマーが溶剤に溶解した組成物(以下、「配向性ポリマー組成物」ということがある)を基材に塗布し、溶剤を除去する、または、配向性ポリマー組成物を基材に塗布し、溶剤を除去し、ラビングする(ラビング法)ことで得られる。溶剤としては、重合性液晶組成物に用い得る溶剤として先に例示した溶剤と同様のものが挙げられる。
配向性ポリマー組成物中の配向性ポリマーの濃度は、配向性ポリマー材料が、溶剤に完溶できる範囲であればよいが、溶液に対して固形分換算で0.1~20%が好ましく、0.1~10%程度がさらに好ましい。
配向性ポリマー組成物として、市販の配向膜材料をそのまま使用してもよい。市販の配向膜材料としては、サンエバー(登録商標、日産化学工業(株)製)、オプトマー(登録商標、JSR(株)製)などが挙げられる。
配向性ポリマー組成物を基材に塗布する方法としては、重合性液晶組成物を基材へ塗布する方法として例示したものと同様のものが挙げられる。
配向性ポリマー組成物に含まれる溶剤を除去する方法としては、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥および減圧乾燥法等が挙げられる。
配向膜に配向規制力を付与するために、必要に応じてラビング処理を行うことができる(ラビング法)。ラビング法により配向規制力を付与する方法としては、ラビング布が巻きつけられ、回転しているラビングロールに、配向性ポリマー組成物を基材に塗布しアニールすることで基材表面に形成された配向性ポリマーの膜を接触させる方法が挙げられる。ラビング処理を行う時に、マスキングを行えば、配向の方向が異なる複数の領域(パターン)を配向膜に形成することもできる。
光配向膜は、通常、光反応性基を有するポリマーまたはモノマーと溶剤とを含む組成物(以下、「光配向膜形成用組成物」ともいう)を基材に塗布し、溶剤を除去後に偏光(好ましくは、偏光UV)を照射することで得られる。光配向膜は、照射する偏光の偏光方向を選択することにより、配向規制力の方向を任意に制御することができる点でも有利である。
光反応性基とは、光照射することにより液晶配向能を生じる基をいう。具体的には、光照射により生じる分子の配向誘起または異性化反応、二量化反応、光架橋反応もしくは光分解反応等の液晶配向能の起源となる光反応に関与する基が挙げられる。中でも、二量化反応または光架橋反応に関与する基が、配向性に優れる点で好ましい。光反応性基として、不飽和結合、特に二重結合を有する基が好ましく、炭素-炭素二重結合(C=C結合)、炭素-窒素二重結合(C=N結合)、窒素-窒素二重結合(N=N結合)および炭素-酸素二重結合(C=O結合)からなる群より選ばれる少なくとも1つを有する基が特に好ましい。
C=C結合を有する光反応性基としては、ビニル基、ポリエン基、スチルベン基、スチルバゾール基、スチルバゾリウム基、カルコン基およびシンナモイル基等が挙げられる。C=N結合を有する光反応性基としては、芳香族シッフ塩基、芳香族ヒドラゾンなどの構造を有する基が挙げられる。N=N結合を有する光反応性基としては、アゾベンゼン基、アゾナフタレン基、芳香族複素環アゾ基、ビスアゾ基、ホルマザン基、および、アゾキシベンゼン構造を有する基等が挙げられる。C=O結合を有する光反応性基としては、ベンゾフェノン基、クマリン基、アントラキノン基およびマレイミド基等が挙げられる。これらの基は、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリルオキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ハロゲン化アルキル基などの置換基を有していてもよい。
中でも、光二量化反応に関与する光反応性基が好ましく、光配向に必要な偏光照射量が比較的少なく、かつ、熱安定性や経時安定性に優れる光配向膜が得られやすいという点で、シンナモイル基およびカルコン基が好ましい。光反応性基を有するポリマーとしては、当該ポリマー側鎖の末端部が桂皮酸構造となるようなシンナモイル基を有するものが特に好ましい。
光配向膜形成用組成物を基材上に塗布することにより、基材上に光配向誘起層を形成することができる。該組成物に含まれる溶剤としては、重合性液晶組成物に用い得る溶剤として先に例示した溶剤と同様のものが挙げられ、光反応性基を有するポリマーあるいはモノマーの溶解性に応じて適宜選択することができる。
光配向膜形成用組成物中の光反応性基を有するポリマーまたはモノマーの含有量は、ポリマーまたはモノマーの種類や目的とする光配向膜の厚みによって適宜調節できるが、光配向膜形成用組成物の質量に対して、少なくとも0.2質量%とすることが好ましく、0.3~10質量%の範囲がより好ましい。光配向膜の特性が著しく損なわれない範囲で、光配向膜形成用組成物は、ポリビニルアルコールやポリイミドなどの高分子材料や光増感剤を含んでいてもよい。
光配向膜形成用組成物を基材に塗布する方法としては、配向性ポリマー組成物を基材に塗布する方法と同様の方法が挙げられる。塗布された光配向膜形成用組成物から、溶剤を除去する方法としては例えば、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥および減圧乾燥法等が挙げられる。
偏光を照射するには、基材上に塗布された光配向膜形成用組成物から、溶剤を除去したものに直接、偏光UVを照射する形式でも、基材側から偏光を照射し、偏光を透過させて照射する形式でもよい。また、当該偏光は、実質的に平行光であると特に好ましい。照射する偏光の波長は、光反応性基を有するポリマーまたはモノマーの光反応性基が、光エネルギーを吸収し得る波長領域のものがよい。具体的には、波長250~400nmの範囲のUV(紫外線)が特に好ましい。当該偏光照射に用いる光源としては、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、KrF、ArFなどの紫外光レーザーなどが挙げられ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプおよびメタルハライドランプがより好ましい。これらの中でも、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプおよびメタルハライドランプが、波長313nmの紫外線の発光強度が大きいため好ましい。前記光源からの光を、適当な偏光子を通過して照射することにより、偏光UVを照射することができる。かかる偏光子としては、偏光フィルターやグラントムソン、グランテーラーなどの偏光プリズムやワイヤーグリッドタイプの偏光子を用いることができる。
なお、ラビングまたは偏光照射を行う時に、マスキングを行えば、液晶配向の方向が異なる複数の領域(パターン)を形成することもできる。
グルブ(groove)配向膜は、膜表面に凹凸パターンまたは複数のグルブ(溝)を有する膜である。等間隔に並んだ複数の直線状のグルブを有する膜に重合性液晶化合物を塗布した場合、その溝に沿った方向に液晶分子が配向する。
グルブ配向膜を得る方法としては、感光性ポリイミド膜表面にパターン形状のスリットを有する露光用マスクを介して露光後、現像およびリンス処理を行って凹凸パターンを形成する方法、表面に溝を有する板状の原盤に、硬化前のUV硬化樹脂の層を形成し、形成された樹脂層を基材へ移してから硬化する方法、および、基材に形成した硬化前のUV硬化樹脂の膜に、複数の溝を有するロール状の原盤を押し当てて凹凸を形成し、その後硬化する方法等が挙げられる。
配向膜(配向性ポリマーを含む配向膜または光配向膜)の厚みは、通常10~10000nmの範囲であり、好ましくは10~1000nmの範囲であり、より好ましくは10~500nm以下であり、さらに好ましくは10~300nm、特に好ましい50~250nmの範囲である。
<楕円偏光板>
本発明は、本発明の位相差フィルムを含む楕円偏光板を包含する。本発明の楕円偏光板は、本発明の位相差フィルムと偏光フィルムとを含む。
偏光フィルムは、偏光機能を有するフィルムであり、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムや吸収異方性を有する色素を塗布したフィルムを偏光子として含むフィルム等が挙げられる。吸収異方性を有する色素としては、例えば、二色性色素が挙げられる。
本発明は、本発明の位相差フィルムを含む楕円偏光板を包含する。本発明の楕円偏光板は、本発明の位相差フィルムと偏光フィルムとを含む。
偏光フィルムは、偏光機能を有するフィルムであり、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムや吸収異方性を有する色素を塗布したフィルムを偏光子として含むフィルム等が挙げられる。吸収異方性を有する色素としては、例えば、二色性色素が挙げられる。
吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムを偏光子として含むフィルムは通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより、その二色性色素を吸着させる工程、二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、およびホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造された偏光子の少なくとも一方の面に接着剤を介して透明保護フィルムで挟み込むことで作製される。
ポリビニルアルコール系樹脂は、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することによって得られる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルの他、酢酸ビニルとそれに共重合可能な他の単量体との共重合体が用いられる。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、アンモニウム基を有するアクリルアミド類などが挙げられる。
ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、通常85~100モル%程度であり、好ましくは98モル%以上である。ポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマールやポリビニルアセタールも使用することができる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常1,000~10,000程度であり、好ましくは1,500~5,000の範囲である。
このようなポリビニルアルコール系樹脂を製膜したものが、偏光フィルムの原反フィルムとして用いられる。ポリビニルアルコール系樹脂を製膜する方法は、特に限定されるものでなく、公知の方法で製膜することができる。ポリビニルアルコール系原反フィルムの膜厚は、例えば、10~150μm程度とすることができる。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの一軸延伸は、二色性色素による染色の前、染色と同時、または染色の後で行うことができる。一軸延伸を染色の後で行う場合、この一軸延伸は、ホウ酸処理の前に行ってもよいし、ホウ酸処理中に行ってもよい。また、これらの複数の段階で一軸延伸を行うことも可能である。一軸延伸にあたっては、周速の異なるロール間で一軸に延伸してもよいし、熱ロールを用いて一軸に延伸してもよい。また一軸延伸は、大気中で延伸を行う乾式延伸であってもよいし、溶剤を用い、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを膨潤させた状態で延伸を行う湿式延伸であってもよい。延伸倍率は、通常3~8倍程度である。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの二色性色素による染色は、例えば、二色性色素を含有する水溶液に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬する方法によって行われる。
二色性色素として、具体的には、ヨウ素や二色性の有機染料が用いられる。二色性の有機染料としては、C.I.DIRECT RED 39などのジスアゾ化合物からなる二色性直接染料および、トリスアゾ、テトラキスアゾなどの化合物からなる二色性直接染料等が挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、染色処理前に、水への浸漬処理を施しておくことが好ましい。
二色性色素としてヨウ素を用いる場合は通常、ヨウ素およびヨウ化カリウムを含有する水溶液に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬して染色する方法が採用される。この水溶液におけるヨウ素の含有量は、水100質量部あたり、通常、0.01~1質量部程度である。またヨウ化カリウムの含有量は、水100質量部あたり、通常、0.5~20質量部程度である。染色に用いる水溶液の温度は、通常20~40℃程度である。また、この水溶液への浸漬時間(染色時間)は、通常20~1,800秒程度である。
一方、二色性色素として二色性の有機染料を用いる場合は通常、水溶性二色性染料を含む水溶液にポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬して染色する方法が採用される。この水溶液における二色性有機染料の含有量は、水100質量部あたり、通常、1×10-4~10質量部程度であり、好ましくは1×10-3~1質量部であり、さらに好ましくは1×10-3~1×10-2質量部である。この水溶液は、硫酸ナトリウム等の無機塩を染色助剤として含んでいてもよい。染色に用いる二色性染料水溶液の温度は、通常、20~80℃程度である。また、この水溶液への浸漬時間(染色時間)は、通常、10~1,800秒程度である。
二色性色素による染色後のホウ酸処理は通常、染色されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液に浸漬する方法により行うことができる。このホウ酸水溶液におけるホウ酸の含有量は、水100質量部あたり、通常2~15質量部程度であり、好ましくは5~12質量部である。二色性色素としてヨウ素を用いた場合には、このホウ酸水溶液はヨウ化カリウムを含有することが好ましく、その場合のヨウ化カリウムの含有量は、水100質量部あたり、通常0.1~15質量部程度であり、好ましくは5~12質量部である。ホウ酸水溶液への浸漬時間は、通常60~1,200秒程度であり、好ましくは150~600秒、さらに好ましくは200~400秒である。ホウ酸処理の温度は、通常50℃以上であり、好ましくは50~85℃、さらに好ましくは60~80℃である。
ホウ酸処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは通常、水洗処理される。水洗処理は、例えば、ホウ酸処理されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムを水に浸漬する方法により行うことができる。水洗処理における水の温度は、通常5~40℃程度である。また浸漬時間は、通常1~120秒程度である。
水洗後に乾燥処理が施されて、偏光子が得られる。乾燥処理は例えば、熱風乾燥機や遠赤外線ヒーターを用いて行うことができる。乾燥処理の温度は、通常30~100℃程度であり、好ましくは50~80℃である。乾燥処理の時間は、通常60~600秒程度であり、好ましくは120~600秒である。乾燥処理により、偏光子の水分率は実用程度にまで低減される。その水分率は、通常5~20質量%程度であり、好ましくは8~15質量%である。水分率が上記範囲であると、適度な可撓性を有し、熱安定性に優れる偏光子が得られやすい。
こうしてポリビニルアルコール系樹脂フィルムに、一軸延伸、二色性色素による染色、ホウ酸処理、水洗および乾燥をして得られる偏光子の厚みは好ましくは5~40μmである。
吸収異方性を有する色素を塗布したフィルムとしては、液晶性を有する二色性色素を含む組成物または、二色性色素と重合性液晶化合物とを含む組成物を塗布して得られるフィルム等が挙げられる。当該フィルムは、好ましくは、その片面または両面に保護フィルムを有する。当該保護フィルムとしては、液晶硬化膜の製造に用い得る基材として先に例示した樹脂フィルムと同様のものが挙げられる。
吸収異方性を有する色素を塗布したフィルムは薄い方が好ましいが、強度や加工性の観点から、当該フィルムの厚みは、通常20μm以下であり、好ましくは5μm以下であり、より好ましくは0.5~3μmである。
前記吸収異方性を有する色素を塗布したフィルムとしては、具体的には、特開2013-33249号公報等に記載のフィルムが挙げられる。
このようにして得られた偏光子の少なくとも一方の面に、接着剤を介して透明保護フィルムを積層することにより偏光フィルムが得られる。透明保護フィルムとしては、位相差フィルムを構成する液晶硬化膜の製造に用い得る基材として先に例示した樹脂フィルムと同様の透明フィルムを好ましく用いることができる。
本発明の楕円偏光板は、本発明の位相差フィルムと偏光フィルムとを含んで構成されるものであり、例えば、本発明の位相差フィルムと偏光フィルムとを接着剤層または粘着剤層等を介して積層させることにより本発明の楕円偏光板を得ることができる。
本発明の一態様においては、液晶硬化膜を含む本発明の位相差フィルムと偏光フィルムとが積層される場合、位相差フィルムを構成する液晶硬化膜の遅相軸(光軸)と偏光フィルムの吸収軸との成す角が45±5°となるように積層することが好ましい。
本発明の楕円偏光板は、従来の一般的な楕円偏光板、または偏光フィルムおよび位相差フィルムが備えるような構成を有していてよい。そのような構成としては、例えば、楕円偏光板を光学ディスプレイを構成する表示素子等に貼合するための粘着剤層(シート)、偏光フィルムや位相差フィルムの表面を傷や汚れから保護する目的で用いられるプロテクトフィルム等が挙げられる。
本発明の楕円偏光板は、さまざまな表示装置、特に光学ディスプレイに用いることができる。
表示装置とは、表示素子を有する装置であり、発光源として発光素子または発光装置を含む。表示装置としては、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、無機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、フレキシブル画像表示装置、タッチパネル表示装置、電子放出表示装置(例えば電場放出表示装置(FED)、表面電界放出表示装置(SED))、電子ペーパー(電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置、プラズマ表示装置、投射型表示装置(例えばグレーティングライトバルブ(GLV)表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を有する表示装置)および圧電セラミックディスプレイなどが挙げられる。液晶表示装置は、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置および投写型液晶表示装置などのいずれをも含む。これらの表示装置は、2次元画像を表示する表示装置であってもよいし、3次元画像を表示する立体表示装置であってもよい。特に本発明の楕円偏光板は有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置および無機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置に好適に用いることができる。これらの表示装置(光学ディスプレイ)は、光学特性に優れる本発明の楕円偏光板を備えることにより、良好な画像表示特性を発現することができる。
表示装置とは、表示素子を有する装置であり、発光源として発光素子または発光装置を含む。表示装置としては、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、無機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、フレキシブル画像表示装置、タッチパネル表示装置、電子放出表示装置(例えば電場放出表示装置(FED)、表面電界放出表示装置(SED))、電子ペーパー(電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置、プラズマ表示装置、投射型表示装置(例えばグレーティングライトバルブ(GLV)表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を有する表示装置)および圧電セラミックディスプレイなどが挙げられる。液晶表示装置は、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置および投写型液晶表示装置などのいずれをも含む。これらの表示装置は、2次元画像を表示する表示装置であってもよいし、3次元画像を表示する立体表示装置であってもよい。特に本発明の楕円偏光板は有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置および無機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置に好適に用いることができる。これらの表示装置(光学ディスプレイ)は、光学特性に優れる本発明の楕円偏光板を備えることにより、良好な画像表示特性を発現することができる。
本発明の楕円偏光板を有するフレキシブル画像表示装置は、ウインドウとタッチパネルタッチセンサと更に有することが好ましい。
フレキシブル画像表示装置は、例えば、フレキシブル画像表示装置用積層体と、有機EL表示パネルとからなり、有機EL表示パネルに対して視認側にフレキシブル画像表示装置用積層体が配置され、折り曲げ可能に構成されている。フレキシブル画像表示装置用積層体としては、上述の本発明の楕円偏光板に加え、ウインドウ、タッチパネルタッチセンサ等が含まれ得る。それらの積層順は任意であるが、視認側からウインドウ、楕円偏光板、タッチパネルタッチセンサの順、または、ウインドウ、タッチパネルタッチセンサ、楕円偏光板の順に積層されていることが好ましい。
フレキシブル画像表示装置は、例えば、フレキシブル画像表示装置用積層体と、有機EL表示パネルとからなり、有機EL表示パネルに対して視認側にフレキシブル画像表示装置用積層体が配置され、折り曲げ可能に構成されている。フレキシブル画像表示装置用積層体としては、上述の本発明の楕円偏光板に加え、ウインドウ、タッチパネルタッチセンサ等が含まれ得る。それらの積層順は任意であるが、視認側からウインドウ、楕円偏光板、タッチパネルタッチセンサの順、または、ウインドウ、タッチパネルタッチセンサ、楕円偏光板の順に積層されていることが好ましい。
タッチパネルタッチセンサの視認側に楕円偏光板が存在すると、タッチパネルタッチセンサのパターンが視認されにくくなり表示画像の視認性がよくなるので好ましい。それぞれの部材は接着剤、粘着剤等を用いて積層することができる。また、フレキシブル画像表示装置用積層体は、前記ウインドウ、楕円偏光板、タッチパネルタッチセンサのいずれかの層の少なくとも一面に形成された遮光パターンを具備することができる。
ウインドウは、フレキシブル画像表示装置の視認側に配置され、その他の構成要素を外部からの衝撃または温湿度等の環境変化から保護する役割を担っている。従来、このような保護層としてはガラスが使用されてきたが、フレキシブル画像表示装置におけるウインドウはガラスのようにリジッドで堅いものではなく、フレキシブルな特性を有する。前記ウインドウは、フレキシブルな透明基材からなり、少なくとも一面にハードコート層を含んでいてもよい。
前記透明基材は、70%以上の可視光線透過率を有することが好ましく、より好ましくは80%以上の可視光線透過率を有する。前記透明基材として、透明性のある任意の高分子フィルムを使用可能である。中でも、透明性および耐熱性に優れたポリアミドフィルム、ポリアミドイミドフィルムまたはポリイミドフィルム、ポリエステル系フィルム、オレフィン系フィルム、アクリルフィルム、セルロース系フィルムが好ましい。高分子フィルム中に、シリカ等の無機粒子、有機微粒子、ゴム粒子等を分散させることも好ましい。
前記透明基材の厚さは、好ましくは5~200μm、より好ましくは20~100μmである。
前記ウインドウを構成する透明基材の少なくとも一面にはハードコート層が設けられていてもよい。ハードコート層の厚さは特に限定されず、例えば、2~100μmであってもよい。前記ハードコート層の厚さが前記範囲内であると、十分な耐衝撃性、耐擦傷性および耐屈曲性を確保しやすい。
前記ハードコート層は、活性エネルギー線或いは熱エネルギーを照射して架橋構造を形成する反応性材料を含むハードコート形成用組成物の硬化により形成することができるが、活性エネルギー線硬化によるものが好ましい。活性エネルギー線とは、活性種を発生する化合物を分解して活性種を発生させることができるエネルギー線と定義される。活性エネルギー線としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、α線、β線、γ線及び電子線などを挙げることができ、紫外線が特に好ましい。前記ハードコート形成用組成物は、通常、ラジカル重合性化合物およびカチオン重合性化合物の少なくとも1種の化合物、並びに、重合開始剤を含有する。ラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物および重合開始剤としては、特に限定されず、従来公知のものが挙げられる。前記ハードコート組成物はさらに溶剤および添加剤からなる群から選択される1つ以上をさらに含むことができる。前記溶剤は、前記重合性化合物や重合開始剤を溶解または分散させることができるものであれば、光学フィルムの分野においてハードコートを形成するための組成物の溶剤として知られているものを制限なく使用することができる。前記添加剤としては、無機粒子、レベリング剤、安定剤、界面活性剤、帯電防止剤、潤滑剤、防汚剤などが挙げられる。
タッチパネルタッチセンサは入力手段として用いられる。タッチパネルタッチセンサとしては、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式等様々な様式が提案されており、いずれの方式でも構わない。中でも静電容量方式が好ましい。静電容量方式タッチパネルタッチセンサは、活性領域および前記活性領域の外郭部に位置する非活性領域に区分される。活性領域は表示パネルで画面が表示される領域(表示部)に対応する領域であって、使用者のタッチが感知される領域であり、非活性領域は表示装置で画面が表示されない領域(非表示部)に対応する領域である。タッチパネルタッチセンサは、フレキシブルな特性を有する基板と;前記基板の活性領域に形成された感知パターンと;前記基板の非活性領域に形成され、前記感知パターンとパッド部を介して外部の駆動回路と接続するための各センシングラインを含むことができる。
フレキシブルな特性を有する基板、感知パターンおよび各センシングラインは、特に制限されず、それぞれ当該技術分野で適用可能な材料を選択できる。
フレキシブルな特性を有する基板としては、例えば、前記ウインドウの透明基板と同様の材料から構成される基板が使用できる。タッチパネルタッチセンサの基板は、靱性が2,000MPa%以上のものがタッチパネルタッチセンサのクラック抑制の面から好ましく、靱性が2,000MPa%~30,000MPa%のものがより好ましい。ここで、靭性は、高分子材料の引張実験を通じて得られる応力(MPa)-ひずみ(%)曲線(Stress-strain curve)で破壊点までの曲線の下部面積として定義される。
前記フレキシブル画像表示装置用積層体を形成する各層(ウインドウ、楕円偏光板、タッチパネルタッチセンサ)並びに各層を構成するフィルム部材(偏光フィルム、位相差フィルム等)は粘接着剤によって形成することができる。粘接着剤としては、水系接着剤、有機溶剤系、無溶剤系接着剤、固体接着剤、溶剤揮散型接着剤、湿気硬化型接着剤、加熱硬化型接着剤、嫌気硬化型、活性エネルギー線硬化型接着剤、硬化剤混合型接着剤、熱溶融型接着剤、感圧型接着剤(粘着剤)、再湿型接着剤等汎用に使用されているものが使用できる。中でも、水系溶剤揮散型接着剤、活性エネルギー線硬化型接着剤、粘着剤が好ましく用いられる。粘接着剤層の厚さは、求められる接着力等に応じて適宜調節することができるが、通常、0.01μm~500μm、好ましくは0.1μm~300μmである。前記フレキシブル画像表示装置用積層体に粘接着剤層が複数存在する場合、各粘接着剤層を構成する粘接着剤の種類および厚みは同じであっても異なっていてもよい。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。尚、例中の「%」および「部」は、特記ない限り、それぞれ質量%および質量部を意味する。
1.重合性液晶化合物および液晶混合物の調製
製造例1:式(A-1)で表される重合性液晶化合物の製造
下記式(A-1)で表される重合性液晶化合物(以下、「重合性液晶化合物(A-1)」という)を以下のスキームに従い合成した。
製造例1:式(A-1)で表される重合性液晶化合物の製造
下記式(A-1)で表される重合性液晶化合物(以下、「重合性液晶化合物(A-1)」という)を以下のスキームに従い合成した。
ジムロート冷却管および温度計を設置した100mL-四ツ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、特許文献(特開2010-31223)を参考に合成した化合物(E-1)11.02g、特許文献(特開2011-207765)を参考に合成した化合物(D-1)4.00g、DMAP(和光純薬工業(株)製)0.02g、BHT(和光純薬工業(株)製)0.20g、およびクロロホルム(関東化学(株)製)58gを添加して混合した後、滴下漏斗を用いてIPC(和光純薬工業(株)製)4.05gをさらに添加し、これらを0℃で一晩反応させた。反応終了後、濾過により不溶成分を除去した。得られたクロロホルム溶液を、該溶液に含まれるクロロホルムの重量に対して3倍の重量のアセトニトリル(和光純薬工業(株)製)に滴下し、固体を析出させた。続いて、析出した固体を濾過により取り出し、20gのアセトニトリルで3回洗浄した後、30℃で減圧乾燥することにより、重合性液晶化合物(A-1)を11.43g得た。重合性液晶化合物(A-1)の収率は、化合物(D-1)基準で80%であった。
製造例2:液晶混合物(A’)の製造
下記式(A-1)~(A-3)で表される重合性液晶化合物を含む液晶混合物(以下、「液晶混合物(A’)」ともいう)を以下のスキームに従い合成した。
特許文献(特開2010-31223)を参考に、trans-1,4―シクロヘキサンジカルボン酸をcis-1,4―シクロヘキサンジカルボン酸に変更して化合物(E-2)で表される混合物を27.02g合成した。得られた化合物(E-2)と化合物(E-1)を10/90で混合したものを用いて、製造例1の化合物(E-1)を、化合物(E-2)と化合物(E-1)との前記混合物に変更して合成を行うことにより、液晶混合物(A’)を10.57g得た。得られた液晶混合物(A’)をHPLC測定にて分析した結果、該液晶混合物は、上記化合物(A-1)、化合物(A-2)および化合物(A-3)を含んでおり、上記化合物(A-2)および化合物(A-3)のピーク面積の合計は化合物(A-1)、化合物(A-2)および化合物(A-3)の全ピーク面積100%に対して3.00%であった。
下記式(A-1)~(A-3)で表される重合性液晶化合物を含む液晶混合物(以下、「液晶混合物(A’)」ともいう)を以下のスキームに従い合成した。
〔HLPC測定〕
HPLC測定は、重合性液晶化合物に由来するピークを分離できる限りいずれの条件で行ってもよい。本発明の実施例および比較例における分析に用いたHPLC測定条件を以下に示す。
(測定条件)
測定装置:HPLC LC-10AT(島津製作所製)
カラム:L-Column ODS(内径3.0mm、長さ150mm、粒径3μm)
温度:40℃
移動相A:0.1%(v/v)-TFA/水
移動相B:0.1%(v/v)-TFA/アセトニトリル
グラジエント:0min 70%-B
30min 100%-B
60min 100%-B
60.01min 70%-B
75min 70%-B
流速:0.5mL/min
注入量:5μL
検出波長:254nm
HPLC測定は、重合性液晶化合物に由来するピークを分離できる限りいずれの条件で行ってもよい。本発明の実施例および比較例における分析に用いたHPLC測定条件を以下に示す。
(測定条件)
測定装置:HPLC LC-10AT(島津製作所製)
カラム:L-Column ODS(内径3.0mm、長さ150mm、粒径3μm)
温度:40℃
移動相A:0.1%(v/v)-TFA/水
移動相B:0.1%(v/v)-TFA/アセトニトリル
グラジエント:0min 70%-B
30min 100%-B
60min 100%-B
60.01min 70%-B
75min 70%-B
流速:0.5mL/min
注入量:5μL
検出波長:254nm
化合物(D-2)4.22gに変更した以外は全て製造例1に記載の方法と同様に反応を行い、重合性液晶化合物(B-1)を11.75g得た。重合性液晶化合物(B-1)の収率は、化合物(D-2)基準で81%であった。
化合物(D-2)4.22gに変更した以外は全て製造例2に記載の方法と同様に反応を行い、液晶混合物(B’)を10.88g得た。得られた液晶混合物(B’)を上記HPLC測定条件にて分析した結果、該液晶混合物は、上記化合物(B-1)、化合物(B-2)および化合物(B-3)を含んでおり、上記化合物(B-2)および化合物(B-3)のピーク面積の合計は化合物(B-1)、化合物(B-2)および化合物(B-3)の全ピーク面積100%に対して5.23%であった。
製造例5:液晶混合物(C’)の製造
製造例4で使用した化合物(E-2)と化合物(E-1)の混合比率を20/80に変更した以外は全て製造例4に記載の方法と同様に反応を行い、液晶混合物(C’)を10.44g得た。得られた液晶混合物(C’)を上記HPLC測定条件にて分析した結果、該液晶混合物は、上記化合物(B-1)、化合物(B-2)および化合物(B-3)を含んでおり、上記化合物(B-2)および化合物(B-3)のピーク面積の合計は化合物(B-1)、化合物(B-2)および化合物(B-3)の全ピーク面積100%に対して12.3%であった。
なお、上記製造例1~5において、化合物(A-1)および化合物(B-1)は、それぞれ、本発明における重合性液晶化合物(1-1)に相当し、化合物(A-2)および化合物(B-2)は、それぞれ、本発明における重合性液晶化合物(1-2a)に相当し、化合物(A-3)および化合物(B-3)は、それぞれ、本発明における重合性液晶化合物(1-2b)に相当する。
製造例4で使用した化合物(E-2)と化合物(E-1)の混合比率を20/80に変更した以外は全て製造例4に記載の方法と同様に反応を行い、液晶混合物(C’)を10.44g得た。得られた液晶混合物(C’)を上記HPLC測定条件にて分析した結果、該液晶混合物は、上記化合物(B-1)、化合物(B-2)および化合物(B-3)を含んでおり、上記化合物(B-2)および化合物(B-3)のピーク面積の合計は化合物(B-1)、化合物(B-2)および化合物(B-3)の全ピーク面積100%に対して12.3%であった。
なお、上記製造例1~5において、化合物(A-1)および化合物(B-1)は、それぞれ、本発明における重合性液晶化合物(1-1)に相当し、化合物(A-2)および化合物(B-2)は、それぞれ、本発明における重合性液晶化合物(1-2a)に相当し、化合物(A-3)および化合物(B-3)は、それぞれ、本発明における重合性液晶化合物(1-2b)に相当する。
2.実施例および比較例の重合性液晶化合物/混合物
(1)実施例1:液晶混合物(1)の調製
上記製造例2で得た液晶混合物(A’)と、上記製造例1で得た重合性液晶化合物(A-1)を、上記のHPLC測定条件で、化合物(A-1)、化合物(A-2)および化合物(A-3)の全ピーク面積100%に対する化合物(A-2)および化合物(A-3)のピーク面積が0.1%となるように混合して、液晶混合物(1)を得た。
(1)実施例1:液晶混合物(1)の調製
上記製造例2で得た液晶混合物(A’)と、上記製造例1で得た重合性液晶化合物(A-1)を、上記のHPLC測定条件で、化合物(A-1)、化合物(A-2)および化合物(A-3)の全ピーク面積100%に対する化合物(A-2)および化合物(A-3)のピーク面積が0.1%となるように混合して、液晶混合物(1)を得た。
(2)実施例2:上記製造例2で得た液晶混合物(A’)を液晶混合物(2)とした。
(3)実施例3:液晶混合物(4)の調製
製造例4で得た液晶混合物(B’)と、上記製造例3で得た重合性液晶化合物(B-1)を、上記のHPLC測定条件で、化合物(B-1)、化合物(B-2)および化合物(B-3)の全ピーク面積100%に対する化合物(B-2)および化合物(B-3)のピーク面積が0.4%となるように混合して、液晶混合物(3)を得た。
製造例4で得た液晶混合物(B’)と、上記製造例3で得た重合性液晶化合物(B-1)を、上記のHPLC測定条件で、化合物(B-1)、化合物(B-2)および化合物(B-3)の全ピーク面積100%に対する化合物(B-2)および化合物(B-3)のピーク面積が0.4%となるように混合して、液晶混合物(3)を得た。
(4)実施例4:上記製造例4で得た液晶混合物(B’)を液晶混合物(4)とした。
(5)比較例1:製造例1で得た重合性液晶化合物(A-1)を液晶化合物(1)とした。
(6)比較例2:製造例3で得た重合性液晶化合物(B-1)を液晶化合物(2)とした。
(7)比較例3:製造例5で得た液晶混合物(C’)を液晶混合物(5)とした。
3.溶解性評価
バイアル管にN-メチルピロリドン(NMP)と撹拌子を入れ、マグネチックスターラー(HS-30DN、アズワン)で撹拌を行いながら、上記実施例1~4および比較例1~3において調製した液晶混合物(1)~(5)、液晶化合物(1)および(2)を、それぞれ、目視で溶け残りが確認されるまで投入した。溶け残りが確認されたところで、各液晶混合物および重合性液晶化合物のNMPへの溶解性を(各液晶混合物および重合性液晶化合物の重量)/(各液晶混合物および重合性液晶化合物の重量+NMPの重量)から重量パーセント濃度として算出した。結果を表2に示す。
バイアル管にN-メチルピロリドン(NMP)と撹拌子を入れ、マグネチックスターラー(HS-30DN、アズワン)で撹拌を行いながら、上記実施例1~4および比較例1~3において調製した液晶混合物(1)~(5)、液晶化合物(1)および(2)を、それぞれ、目視で溶け残りが確認されるまで投入した。溶け残りが確認されたところで、各液晶混合物および重合性液晶化合物のNMPへの溶解性を(各液晶混合物および重合性液晶化合物の重量)/(各液晶混合物および重合性液晶化合物の重量+NMPの重量)から重量パーセント濃度として算出した。結果を表2に示す。
4.配向欠陥評価
(1)光学フィルム(位相差フィルム)の作製
以下の手順に従い、光学フィルム(位相差フィルム)を製造した。
(i)光配向膜形成用組成物の調製
下記成分を混合し、得られた混合物を80℃で1時間攪拌することにより、光配向膜形成用組成物を得た。
次の式で示される光配向性材料(5部)(数平均分子量 約28000):
溶剤(95部):シクロペンタノン
(1)光学フィルム(位相差フィルム)の作製
以下の手順に従い、光学フィルム(位相差フィルム)を製造した。
(i)光配向膜形成用組成物の調製
下記成分を混合し、得られた混合物を80℃で1時間攪拌することにより、光配向膜形成用組成物を得た。
次の式で示される光配向性材料(5部)(数平均分子量 約28000):
(ii)重合性液晶組成物の調製
シクロオレフィンポリマーフィルム(COP)(ZF-14、日本ゼオン株式会社製)を、コロナ処理装置(AGF-B10、春日電機株式会社製)を用いて出力0.3kW、処理速度3m/分の条件で1回処理した。コロナ処理を施した表面に、前記光配向膜形成用組成物をバーコーター塗布し、80℃で1分間乾燥し、偏光UV照射装置(SPOT CURE SP-7;ウシオ電機株式会社製)を用いて、100mJ/cm2の積算光量で偏光UV露光を実施した。得られた光配向膜の膜厚をレーザー顕微鏡(LEXT、オリンパス株式会社製)で測定したところ、100nmであった。
続いて、バイアル管に、上記実施例1において調製した液晶混合物(1)を投入し、表1に記載の組成に従い光重合開始剤、レベリング剤、重合禁止剤および溶剤を仕込み、カルーセルを用いて80℃で30分撹拌し、重合性液晶組成物を得た。
なお、溶剤の配合量は、液晶混合物の質量%が、重合性液晶組成物(溶液)の全量に対して13%となるように設定した。
シクロオレフィンポリマーフィルム(COP)(ZF-14、日本ゼオン株式会社製)を、コロナ処理装置(AGF-B10、春日電機株式会社製)を用いて出力0.3kW、処理速度3m/分の条件で1回処理した。コロナ処理を施した表面に、前記光配向膜形成用組成物をバーコーター塗布し、80℃で1分間乾燥し、偏光UV照射装置(SPOT CURE SP-7;ウシオ電機株式会社製)を用いて、100mJ/cm2の積算光量で偏光UV露光を実施した。得られた光配向膜の膜厚をレーザー顕微鏡(LEXT、オリンパス株式会社製)で測定したところ、100nmであった。
続いて、バイアル管に、上記実施例1において調製した液晶混合物(1)を投入し、表1に記載の組成に従い光重合開始剤、レベリング剤、重合禁止剤および溶剤を仕込み、カルーセルを用いて80℃で30分撹拌し、重合性液晶組成物を得た。
なお、溶剤の配合量は、液晶混合物の質量%が、重合性液晶組成物(溶液)の全量に対して13%となるように設定した。
重合開始剤:2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン(イルガキュア369;BASFジャパン社製)
レベリング剤:ポリアクリレート化合物(BYK-361N;ビックケミージャパン製)
重合禁止剤:BHT(和光純薬工業(株)製)
溶剤:N-メチルピロリドン(NMP;関東化学(株)製)
レベリング剤:ポリアクリレート化合物(BYK-361N;ビックケミージャパン製)
重合禁止剤:BHT(和光純薬工業(株)製)
溶剤:N-メチルピロリドン(NMP;関東化学(株)製)
(iii)光学フィルムの作製
得られた重合性液晶組成物を、配向膜上にバーコーターを用いて塗布し、120℃で1分間乾燥した後、高圧水銀ランプ(ユニキュアVB―15201BY-A、ウシオ電機株式会社製)を用いて、紫外線を照射(窒素雰囲気下、波長:365nm、波長365nmにおける積算光量:1000mJ/cm2)することにより光学フィルムを作成した。
また、上記液晶混合物(1)に代えて実施例2~5および比較例1~3で調製した液晶混合物(2)~(5)、液晶化合物(1)および(2)をそれぞれ用い、表1に記載の組成に従い光重合開始剤、レベリング剤、重合禁止剤および溶剤を添加したこと以外は上記と同様にして、重合性液晶組成物および光学フィルムを作製した。
得られた重合性液晶組成物を、配向膜上にバーコーターを用いて塗布し、120℃で1分間乾燥した後、高圧水銀ランプ(ユニキュアVB―15201BY-A、ウシオ電機株式会社製)を用いて、紫外線を照射(窒素雰囲気下、波長:365nm、波長365nmにおける積算光量:1000mJ/cm2)することにより光学フィルムを作成した。
また、上記液晶混合物(1)に代えて実施例2~5および比較例1~3で調製した液晶混合物(2)~(5)、液晶化合物(1)および(2)をそれぞれ用い、表1に記載の組成に従い光重合開始剤、レベリング剤、重合禁止剤および溶剤を添加したこと以外は上記と同様にして、重合性液晶組成物および光学フィルムを作製した。
(2)配向欠陥の評価
得られた光学フィルムを10cm四方に切り出し、偏光顕微鏡(LEXT、オリンパス社製)を用いて目視にて画面上の配向欠陥の個数を確認し、次の評価基準に従い評価した。結果を表1に示す。
(配向欠陥の評価基準)
1:全面に配向欠陥が発生(>100個)
2:11~100個
3:1~10個
4:欠陥なし
得られた光学フィルムを10cm四方に切り出し、偏光顕微鏡(LEXT、オリンパス社製)を用いて目視にて画面上の配向欠陥の個数を確認し、次の評価基準に従い評価した。結果を表1に示す。
(配向欠陥の評価基準)
1:全面に配向欠陥が発生(>100個)
2:11~100個
3:1~10個
4:欠陥なし
表1に示すとおり、本発明に従う重合性液晶組成物(実施例1~4)は、重合性液晶化合物(1-1)に対して、特定量の重合性液晶化合物(1-2)を含むことにより、配向欠陥を抑制しつつ、重合性液晶化合物(1-1)の溶剤に対する溶解性を向上し得ることが確認された。
Claims (12)
- 分子量が同じであるが互いに異なる分子構造を有し、かつ、式(1):
Arは、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基または2価の芳香族複素環基を表し、
D1、D2、E1、E2、B1およびB2は、それぞれ独立に、-CR11R12-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR11-、-NR11-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-または単結合を表し、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、
G1およびG2は、それぞれ、1,4-シクロヘキサンジイル基を表し、
A1およびA2は、それぞれ独立に、炭素数3~16の2価の脂環式炭化水素基または炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基および該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、-R13、-OR13、シアノ基またはニトロ基で置換されていてもよく、R13は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
F1およびF2は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基に含まれる水素原子は、-OR14またはハロゲン原子で置換されていてもよく、R14は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる-CH2-は、-O-または-CO-で置き換わっていてもよく、
P1およびP2は、それぞれ独立に、水素原子または重合性基を表す(但し、P1およびP2のうちの少なくとも1つは重合性基である)]
で表される重合性液晶化合物を少なくとも2種含む重合性液晶組成物であって、
前記重合性液晶化合物として、式(1)中のG1およびG2が、それぞれ、1,4-trans-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-1)と、前記重合性液晶化合物(1-1)と式(1)中のG1およびG2の少なくとも一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基であることのみにおいて分子構造の異なる重合性液晶化合物(1-2)とを含み、
液体クロマトグラフィーによって測定される、重合性液晶化合物(1-1)と重合性液晶化合物(1-2)との全ピーク面積に対する重合性液晶化合物(1-2)のピーク面積の割合が0.01%以上10%以下である、重合性液晶組成物。 - 重合性液晶化合物(1-2)が、式(1)におけるG1およびG2のいずれか一方が1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2a)と、式(1)におけるG1およびG2のいずれもが1,4-cis-シクロヘキサンジイル基である重合性液晶化合物(1-2b)とを含む、請求項1に記載の重合性液晶組成物。
- 式(1)中のArが式(2-1)~(2-5)のいずれかで表される基である、請求項1または2に記載の重合性液晶組成物。
*は、D1またはD2との結合部を表す;
Q1は-S-、-O-または-NR15-を表し、R15は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表し、
Q2は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す;
W1およびW2は、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-NR15-を表し、R15は水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を表す;
Y1は炭素数1~6のアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、該アルキル基、該芳香族炭化水素基又は該芳香族複素環基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-O-CO-または-CO-O-で置換されていてもよく、
Y2はCN基または置換基を有してもよい炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-O-CO-または-CO-O-で置換されていてもよい;
Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~20の脂肪族炭化水素基またはアルコキシ基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基、1価の炭素数6~20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-NR15R16または-SR15を表し、Z1およびZ2は、互いに結合して芳香環または芳香族複素環を形成してもよく、R15およびR16は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す;
Axは芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、Ayは水素原子、置換基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、または芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、AxとAyは結合して環を形成してもよい;
Y3およびY4は、それぞれ独立して、下記式(Y-1):
M1は水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、該アルキル基は、1つ以上の置換基X3によって置換されていてもよく、置換基X3は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、または、1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-に置き換えられてもよい炭素数1~20の直鎖状または分岐状アルキル基を表し、該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されてもよく、或いは、-B11-F11-P11で表される基であってもよく、B11、F11およびP11は、それぞれ、前記式(1)中のB1、F1およびP1と同様に定義され、それぞれ前記B1、F1およびP1と同一であっても異なっていてもよい;
U1は、芳香族炭化水素基を有する炭素数2~30の有機基を表し、該芳香族炭化水素基の任意の炭素原子はヘテロ原子に置換されていてもよく、芳香族炭化水素基は、1つ以上の前記置換基X3によって置換されていてもよい;
T1は、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-NU2-、-N=CU2-、-CO-NU2-、-OCO-NU2-または-O-NU2-を表し、U2は水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、炭素数3~12のシクロアルケニル基、芳香族炭化水素基(該芳香族炭化水素基の任意の炭素原子はヘテロ原子に置換されていてもよい)を有する炭素数2~30の有機基、または(E11-A11)q-B12-F12-P12を表し、該アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基および芳香族炭化水素基はそれぞれ、無置換であるかまたは1つ以上の置換基X3によって置換されていてもよく、該アルキル基は該シクロアルキル基またはシクロアルケニル基によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-SO2-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-に置き換えられてもよく、該シクロアルキル基またはシクロアルケニル基中の1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、それぞれ独立に-O-、-CO-、-COO-、-OCO-または-O-CO-O-に置き換えられてもよく、E11、A11、B12、F12およびP12は、それぞれ、式(1)中のE1、A1、B1、F1およびP1と同様に定義され、それぞれ前記E1、A1、B1、F1およびP1と同一であっても異なっていてもよく、qは0~4の整数を表し、E11および/またはA11が複数存在する場合は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、U1とU2とが結合して環を構成していてもよい〕
から選ばれる基を表す。] - 式(1)中のA1およびA2が、それぞれ独立に、1,4-シクロヘキサンジイル基または1,4-フェニレンジイル基である、請求項1~3のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
- 式(1)中のP1およびP2がそれぞれアクリロイル基である、請求項1~4のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
- 光重合開始剤を更に含む、請求項1~5のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
- 有機溶剤を更に含む、請求項1~6のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
- 請求項1~7のいずれかに記載の重合性液晶組成物の硬化物である液晶硬化膜を含む、位相差フィルム。
- 液晶硬化膜が、式(i):
0.75≦Re(450)/Re(550)<1.00 (i)
[式(i)中、Re(λ)は液晶硬化膜の波長λnmにおける面内位相差値を表す]
を満たす、請求項8に記載の位相差フィルム。 - 請求項8または9に記載の位相差フィルムを含む楕円偏光板。
- 請求項10に記載の楕円偏光板を含む光学ディスプレイ。
- 請求項10に記載の楕円偏光板を含むフレキシブル画像表示装置。
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